Решение о создании печатного органа было принято на Учредительном съезде Русского Ботанического Общества в 1915 году. Первый том журнала вышел в декабре 1916 года, журнал несколько раз менял название:

• Том 1 (1916) — Журнал Русского ботанического общества при императорской Академии наук
• Тома 2—9 (1917—1924) — Журнал Русского ботанического общества при Академии наук
• Тома 10—13 (1925—1928) — Журнал Русского ботанического общества при Академии наук СССР
• Тома 14—16 (1929—1931) — Журнал Русского ботанического общества
• Тома 17—32 (1932—1947) — Ботанический журнал СССР
• начиная с тома 33 (1948) — Ботанический журнал (объединён с журналом «Советская ботаника»).

Главными редакторами журнала с момента его основания были выдающиеся ботаники России: акад. И. П. Бородин (1916—1930), акад. В. Л. Комаров (1930—1945), акад. В. Н. Сукачёв (1945—1959), член-корр. АН СССР В. Ф. Купревич (1959—1965), акад. Е. М. Лавренко (1966—1979), акад. А. Л. Тахтаджян (1979—2001), член-корр. РАН Р. В. Камелин (2001—2016), д.б.н. А. Л. Буданцев (с 2016).