Turku paloi 4.–5. syyskuuta vuonna 1827, ja suuri osa yliopistoa tuhoutui, sen mukana merkittävät luonnontieteelliset kokoelmat. Turun Akatemian herbaarioissa mainitaan olleen vuonna 1811 näytteitä noin 10 000:sta kasvilajista. Palo vauhditti tsaari Nikolai ensimmäisen suunnitelmaa siirtää yliopisto Helsinkiin, josta oli tehty Suomen pääkaupunki vuonna 1812. Niinpä vain neljä kuukautta palon jälkeen uudelle kasvitieteelliselle puutarhalle oli jo osoitettu paikka Helsingin pohjoislaidalta Kaisaniemestä.

Ensimmäinen vuosisata

Talousopin ja luonnonhistorian professori Carl Reinhold Sahlberg (*1779 †1860) siirtyi puutarhan mukana Helsinkiin, ja hänen virkansa muutettiin eläin- ja kasvitieteen professuuriksi. Sahlberg ryhtyi ponnekkaasti luomaan uutta puutarhaa ja uusia kasvikokoelmia. Ensimmäiset kasvit puutarhaan haettiin Turusta Akatemian kasvitieteellisestä puutarhasta. Pietarin kasvitieteellisen puutarhan ylipuutarhuri Franz Faldermann suunnitteli Kaisaniemen puutarhan pohjakaavan ja luonnosteli kasvihuonerakennuksen piirustukset. Pietarista myös annettiin runsaasti kasveja uuteen puutarhaan. Puurakenteinen kasvihuone valmistui vuonna 1832, ja se avattiin yleisölle jo seuraavana vuonna. Puinen päärakennus valmistui vuonna 1831 mäelle alueen keskelle. Lähinnä puutarhurien asuinrakennukseksi suunniteltuun päärakennukseen sijoittuivat asuntojen lisäksi esimiehen työhuone ja luentosali. Erityisjärjestelyin Sahlberg sai rakennuksesta itselleen myös asunnon.

Uuden herbaarion perustaksi ostettiin heti vuonna 1828 Sahlbergin Turun palolta säästynyt yksityiskokoelma (4336 lajia, 5132 näytettä), ja pian sen jälkeen useita muita kokoelmia, muun muassa tieteellisesti erittäin arvokas Erik Achariuksen jäkäläkokoelma Ruotsista. Tuolloin kasvikokoelmat sijoitettiin vuonna 1832 valmistuneeseen yliopiston päärakennukseen.

Sahlbergin jäädessä eläkkeelle vuonna 1842 päärakennusta laajennettiin korottamalla se osin kaksikerroksiseksi, jotta uudelle professorille Johan Magnus af Tengströmille (1842–1847; *1793 †1856) saatiin rakennukseen virka-asunto. Professori Alexander von Nordmannin (1849–1852; *1803 †1866) aikaan Krimillä vaikuttaneen suomalaisen Christian von Stevenin 23 000 lajia käsittävä herbaario saatiin lahjoituksena museon kokoelmiin.

Professorinvirka jaettiin vuonna 1852 eläintieteen ja kasvitieteen professuureiksi, ja ensimmäinen kasvitieteen professori, William Nylander (1857–1863; *1822 †1899), oli ennen muuta jäkälätutkija. Hän viihtyi professorina vain viisi vuotta, muuttaen sitten loppuiäkseen Pariisiin. Eläkettä vastaan hän testamenttasi suuren jäkäläkokoelmansa (50 000 näytettä) Helsingin yliopistolle. Seuraava kasvitieteen professori, Sextus Otto Lindberg (1865–1889; *1835 †1889), puolestaan oli sammaltutkija, jonka 47 000 näytteen sammalkokoelma ja laaja sammalia käsitelevä kirjasto ovat kasvimuseon peruselementtejä.

Lindberg kehitti puutarhaa ja hyödynsi sitä opetuksessa edeltäjiään enemmän. Puurakenteinen kasvihuonerakennus oli rapistunut, ja Lindbergin aikaan ryhdyttiin rakentamaan uutta rautarakenteista palmusalia, joka valmistui vuonna 1889, siipiosat vuonna 1896. Päärakennus kävi ahtaaksi laajenevan kasvitieteen tarpeisiin, ja vuonna 1890 käynnistettiin uuden rakennuksen suunnittelu. Rakennushanke toteutui professori Fredrik Elfvingin (1892–1926; *1854 †1942) aikaan. Lindbergin tavoin Elfving käytti puutarhaa opetuksessa ja kehitti sitä. Tutkijana hän oli kasvifysiologi ja aloitti yliopistossa laboratoriopainotteisen kasvitieteen. Taksonominen tutkimus ja museon kokoelmien kartuttaminen kuitenkin jatkuivat, sillä vuosina 1879–1903 keltanotutkija Johan Petter Norrlin (*1842 †1917) ja kasvimaantieteilijä Alfred Oswald Kihlman (Kairamo; *1858 †1938) toimivat laitoksessa ensimmäisinä kasvitieteen henkilökohtaisina ylimääräisinä professoreina, ja vuonna 1908 kasvimuseo sai ensimmäisen kustoksen viran, johon nimitettiin putkilokasvitaksonomi Harald Lindberg (1910–1938; *1871 †1963).

Uusi laitosrakennus

Uusi laitosrakennus valmistui vanhan päärakennuksen paikalle vuonna 1903. Puretun päärakennuksen hirsistä rakennettiin alueen perälle kaksikerroksinen asuinrakennus, joka on paikalla edelleen. Yliopiston arkkitehti Gustaf Nyström suunnitteli laitosrakennuksen. Rakennus oli silloisen kasvitieteen tarpeeseen nähden ylimitoitettu; näyttää siltä, että tuolloin varauduttiin tilantarpeen kasvuun. Opetus-, kirjasto-, huolto- ja kokoelmatilojen lisäksi rakennukseen mahtuivat kasvitieteen professorin, vahtimestarin ja lämmittäjän asunnot. Kasvi- ja sienikokoelmat siirrettiin samalla yliopiston päärakennuksesta uuteen laitosrakennukseen.