Il progetto iniziale dell'Orto Botanico è dell'Arch. Gaetano Cima (1853). Questo progetto fu poi in parte modificato dal fondatore Prof. Patrizio Gennari e l'inaugurazione dello "stabilimento" avvenne il 15 novembre 1866. L'Orto Botanico è situato nella valle di Palabanda e le caratteristiche microclimatiche dell'area hanno favorito l'acclimatazione e lo sviluppo di piante delle tre fasce vegetazionali della Sardegna e di specie provenienti da aree a clima mediterraneo (Cile, California, Australia, ecc.),di piante tropicali e di piante succulente.

L'Orto Botanico inoltre comprende delle zone di notevole interesse archeologico per la presenza di pozzi e cisterne di età punico-romana. Queste erano utilizzate come deposito d'acqua e di viveri per il quartiere abitativo, che probabilmente sorgeva in quest'area ed arrivava fino alla zona del porto. La più grande di queste cisterne è visitabile: presenta le pareti lisce, impermeabilizzate da uno strato di intonaco chiaro steso con molta maestria e sui cui lati sono evidenti delle canalette usate nell'antichità per l'erogazione e la distribuzione dell'acqua.