La fondazione dell'Horto medicinale rappresentò un momento importante nella storia della scienza, segnando l'inizio dell'applicazione del metodo sperimentale nel campo della botanica.
L'Orto di Padova fu al centro di una fitta rete di relazioni internazionali e divenne un'importante sede di studio e di ricerca, all'avanguardia nell'introduzione, nella coltivazione e nell'acclimatazione di piante esotiche.
Molti dei botanici che si succedettero nella carica di Prefetto dell'Orto furono studiosi di grande spicco e godettero di stima e ammirazione, tanto che ad alcuni di loro vennero dedicate specie, generi e anche intere famiglie di piante. Il botanico svedese Carlo Linneo intitolò a Melchiorre Guilandino (che resse l'Orto dal 1561 al 1589) il genere Guilandina, al suo successore Giacomo Antonio Cortuso la primulacea Cortusa matthioli (Fig. 23), a Prospero Alpino, prefetto dal 1603 al 1616 e noto per aver descritto la pianta del caffè e aver introdotto in Italia l'uso della bevanda, il genere Alpinia (cui appartengono piante ornamentali e aromatiche come la galanga), a Giulio Pontedera, prefetto dal 1719 al 1757, il genere Pontederia.
Si devono a botanici padovani importanti opere di carattere medico e contributi determinanti per la conoscenza delle piante medicinali e della loro attività, della flora, non solo italiana, ma anche delle isole del Mediterraneo orientale, dell'Egitto, della Dalmazia, della Bosnia e del Montenegro.
All'inizio dell'Ottocento l'Orto ebbe ampia rinomanza internazionale per gli studi micologici: le opere e la collezione micologica di Pier Andrea Saccardo costituiscono tuttora un punto di riferimento e oggetto di consultazione da parte di studiosi di tutto il mondo.
Nei suoi quasi cinque secoli di attività, l'Orto è stato testimone dell'evoluzione della botanica, da scienza applicata alla medicina a scienza pura, che si è via via venuta differenziando e articolando nelle numerose branche specialistiche attuali. Nel corso di questa plurisecolare evoluzione, l'Orto patavino ha sempre conservato un elevato standard di attività scientifica e didattica, continuamente adeguando le collezioni viventi alle mutate esigenze imposte dal progresso delle discipline botaniche.
Sono oggi presenti nell'Orto piante di particolare interesse storico, scientifico e monumentale.
La pianta più vecchia è un esemplare di palma nana piantata nel 1585; essa è nota come Palma di Goethe, perché ispirò al poeta e naturalista tedesco (che ebbe modo di osservarla nel 1786 in occasione del suo viaggio in Italia), una intuizione evolutiva, oggetto di un saggio pubblicato nel 1790 sulla metamorfosi delle piante.
All'inizio del terzo millennio, l'Orto Botanico di Padova continua a svolgere una qualificata attività scientifica e didattica al passo coi tempi, in accordo con le linee guida Management of historical gardens approvate dalla comunità dei botanici europei in occasione di Eurogard '97 (First International European Botanic Garden Conference). Secondo questo documento, noto come Carta di Edinburgo, gli orti botanici storici, nonostante le loro piccole dimensioni e le peculiari caratteristiche architettoniche che spesso agiscono come pesanti fattori limitanti, possono e debbono svolgere ancora oggi un ruolo scientifico, adattando collezioni e programmi di ricerca alle attuali esigenze didattiche e scientifiche ma anche alle strutture esistenti, nel rispetto delle tradizioni storiche dell'orto. La Carta di Edinburgo sottolinea anche l'esigenza che il ruolo svolto nei secoli dai giardini storici e le principali tappe della loro evoluzione siano presentati al pubblico in centri di informazione e approfondite in mostre permanenti, collocate preferibilmente in vicinanza dei giardini stessi.
Primo in Italia, l'Orto ha allestito collezioni per non vedenti e ipovedenti, provviste di idonee indicazioni anche in caratteri Braille.
Proseguendo la secolare tradizione di relazioni internazionali, l'Orto patavino attua un programma di scambio di semi con numerosi (circa 800) orti botanici di tutto il mondo, nel rispetto dei principi della Convenzione sulla Biodiversità (Rio de Janeiro, 1992).

Il nuovo Giardino della Biodiversità

Il recente allestimento del Giardino della Biodiversità nell'area a ridosso del sito antico ha rappresentato una straordinaria occasione di sviluppo dell'Orto. Nuove serre, di concezione moderna e di elevato standard tecnologico, sono state realizzate per ricreare ambienti rappresentativi delle varie fasce di vegetazione del globo.