Istituito per volontà di Maria Luisa di Borbone, l'Orto Botanico ha conosciuto un periodo di crisi dalla prima guerra mondiale fino agli anni '50, quando l'Amministrazione Comunale ne ha iniziato il recupero e la valorizzazione. Dal 1974 l'Orto ha ripreso a svolgere tutte le sue funzioni istituzionali. Vi sono conservate diverse migliaia di specie vegetali dell'area mediterranea. 

All'Orto è annesso il Museo Botanico Cesare Bicchi, attualmente non aperto al pubblico perché in fase di catalogazione. Vi sono conservati gli erbari storici (Puccinelli, Bicchi, ed altri) ed è stato costituito con i materiali raccolti e tramandati dagli studiosi che operarono nell'ambito dello stesso Orto botanico. 

Tra le collezioni più significative quella delle specieofficinali, delle ericacee, delle idrofite, delle specie vegetali spontanee di uso alimentare in Lucchesia, delle camelie. 

Tra gli erbari conservati nel museo sono di particolare interesse quello di Benedetto Puccinelli, secondo Prefetto dell'Orto, relativo alla flora lucchese, preparato nella prima metà dell'Ottocento e quello del quarto prefettoe quello di Cesare Bicchi, che comprende oltre 10.000 campioni secchi di vegetali.