Die Anfänge des Botanischen Museums gehen auf das Jahr 1815 zurück. Es entwickelte sich aus dem früheren „Königlichen Herbarium“, das seit jeher mit dem Garten organisatorisch verbunden war. Im Jahre 1879 erhielt es ein eigenes Gebäude auf dem Gelände des alten Botanischen Gartens in Berlin-Schöneberg und den Namen „Königlich Botanisches Museum“. Schon 1880 wurde erstmals eine Ausstellungsabteilung eröffnet, die der „Belehrung nicht fachlich ausgebildeter Besucher“ dienen sollte. Sie enthielt all jene Gegenstände der Sammlung, die nicht in Herbarmappen untergebracht werden konnten und war somit Magazin und Ergänzung zum Herbar. Die Anordnung der Objekte folgte anfangs systematischen Kriterien, ab 1890 wurden auch Gesichtspunkten der Pflanzengeographie, Paläobotanik beziehungsweise des Nutzens für den Menschen berücksichtigt. Nach der Verlegung des Botanischen Gartens an den heutigen Standort in Dahlem (1907) bezog das Schaumuseum einen dreigeschoßigen, fast 50 m langen Gebäudeflügel. An der Anordnung der Objekte änderte sich nur wenig, es blieb ein reines Studienmuseum. Zusätzlich entstanden Abteilungen, welche die allgemeinen Erscheinungen des Pflanzenlebens, die Grundtypen der Pflanzengestalten, die Fortpflanzungsverhältnisse im Pflanzenreich sowie weltwirtschaftlich wichtige Pflanzen, vor allem aus den Kolonien, zur Anschauung brachten. Große Teile der reichen Sammlungen des Schaumuseums gingen im zweiten Weltkrieg verloren.
Im Jahre 1957 begann der Aufbau eines neuen Schaumuseums, dessen Ausgestaltung mit der Eröffnung der zweiten Etage am 11. März 1991 ihren Abschluß fand. Die Auswahl der Ausstellungsthemen erfolgte unter dem Gedanken der gegenseitigen Ergänzung von Botanischem Garten und Museum und unter Bezug auf die laufende Forschung, die derzeit an der Institution auf dem Gebiet der systematischen Botanik und Pflanzengeographie betrieben wird. Während dem Besucher im Garten vor allem die verschiedenen Pflanzengestalten, z.T. in natürlicher Vergesellschaftung, mit ihren Formen und Farben und ihrer Entwicklung über das Jahr hin ins Auge fallen, werden ihm im Museum der Aufbau und die Feinstrukturen der gleichen Pflanzen, nebst ihrer geschichtlichen Entwicklung und ihrer Verbreitung, gezeigt. Um das möglich zu machen, wird zum Hilfsmittel Modell gegriffen: stark vergrößerte, um mikroskopisch kleine Pflanzen und Pflanzenteile, verkleinerte, um Vegetationstypen in Dioramen darzustellen.