Az első néhány kötet, amely később a könyvtár alapját képezte, Széchényi Ferenc könyvtárából került a könyvtárba. Később Haynald Lajos múzeumra hagyományozott szakkönyvtára ugrásszerűen megnövelte az állományt. Richter Aladár, Csató János és Pantocsek József könyvgyűjteménye is ide került. Az I. világháború kitöréséig a könyvtár egyenletesen fejlődött, a Haynald-alapítvány lehetővé tette, hogy minden, botanikával kapcsolatos művet megvásároljanak.
Az I. világháború éveiben és az azt követő inflációs időszakban a könyvtár gyarapodása megtorpant. A Haynald-alapítvány elértéktelenedésével, az anyagi támogatást nélkülözve a könyvtár csak nagyon lassan fejlődhetett, főleg hagyatékok és ajándékok által. A gyarapodás forrását képezte a könyvtárak közötti csere. Jávorka Sándor is nagyon fontosnak tartotta, hogy a cseréhez megfelelő publikációk álljanak rendelkezésre. Az ő igazgatósága alatt a könyvtár újra fejlődésnek indult, mert hosszabb ideig a tári költségvetés csaknem felét könyv- és folyóirat-beszerzésre fordította.
A II. világháború alatt az Alsópeténybe menekített legértékesebb könyvek részben megsemmisültek, megrongálódtak, köztük a „Botanica Classica” anyag jelentős része is. Éppen ezért különleges értékűek a megmaradt kötetek.
Néhány a legérdekesebbek közül:
Összesen 10 példányban adták ki 1795 és 1830 között J. S. Kerner stuttgarti tanár kézzel festett táblákkal díszített, 71 kötetes művét, a „Hortus sempervirenst”. Ma összesen három teljes példányról tudunk, közülük egy a mi könyvtárunkban található. Flora Brasiliensis 15 kötete 1840 és 1906 között jelent mintegy 4000 fekete-fehér metszettel. K.F. Ph. v. Martius 1817 és 1820 között tett brazíliai gyűjtőmunkáján alapul a sorozat, melynek számos kötete megtalálható a könyvtárban.
A magyar botanika fejlődésének fontos állomása volt az ún. Waldstein-Kitaibel sorozat. Waldstein gróf, aki a munka mecénása volt, 1799 és 1812 között jelentette meg a „Descriptiones et Icones plantarum rariorum Hungariae” három kötetét. A kötetek illusztrátora Schütz János volt, a növények leírását Kitaibel Pál készítette. Összesen 200 példányban adták ki, ebből 40-et rendeltek meg Magyarországon, teljes sorozat nagyon kevés maradt ránk.
A háború utáni időket az állandó pénzhiány, a devizáért beszerezhető könyvekért és folyóiratokért folytatott harc jellemezte. Szerencsére a magyar szakemberek ajándékai, különlenyomatai folyamatosan gazdagították a gyűjteményt. 1970-ben került a Növénytár könyvtárának állományába Győrffy István és fia, Győrffy Barna hatalmas magánkönyvtára. 1986-ban Papp József dendrológus könyvgyűjteménye került ide. A szűkös költségvetés és a viszonylag rendszeres akadémiai támogatás sem tette azonban lehetővé, hogy a könyvtár megszerezhessen minden fontos szakfolyóiratot, könyvet.
A könyvtár jelenlegi állománya megközelíti az 50 000 önálló művet, ami 85-90 000 kötetet és füzetet jelent. A különlenyomatok száma meghaladja a 70 000-et. Nyilvántartás 1175 különböző folyóiratról van, ezek közül 189 érkezik ma is rendszeresen a könyvtárba vásárlás vagy csere útján.