Первые идеи о создании ботанического сада на о. Сахалин выразил д.б.н. профессор Александр Иннокентьевич Толмачев, работавший на острове с 1947 по 1955 гг. Под его руководством проводились эксперименты по пересадке и акклиматизации сахалинских и курильских растений на базе Сахалинского комплексного научно-исследовательского института АН СССР (СахКНИИ, ныне – ИМГиГ ДВО РАН). Созданный питомник полезных растений из островной флоры сотрудники между собой называли ботаническим садом.
Активнейшее участие в создании ботанического сада на Сахалине приняли к.б.н. Анна Михайловна Черняева и к.б.н. Елена Маркеловна Егорова. Планы были одобрены и поддержаны известными дальневосточными ботаниками – профессором Сигизмундом Семеновичем Харкевичем, Дмитрием Петровичем Воробьёвым и Галиной Эразмовной Куренцовой.
В конце октября 1971 года Президиум Дальневосточного научного центра АН СССР принял решение организовать на острове ботанический сад на правах лаборатории СахКНИИ. В это время заметную роль в становлении сада сыграл к.с.-х.н. Юрий Дмитриевич Ишин. В 1972 г. после преобразования южно-сахалинского дендрария в подразделение «Ботанический сад» СахКНИИ ДВНЦ АН СССР он был приглашён возглавить это подразделение (ранг которого затем менялся). Руководил ботаническим садом с 1972 по 1980 гг. До 1979 г. вместе с ним работала и его супруга Нонна Борисовна, также приехавшая на Сахалин.
Коллектив сада составили бывшие сотрудники лабораторий ботанического профиля СахКНИИ. Под руководством Юрия Дмитриевича Ишина территория сада была огорожена, построили использующиеся и сегодня лабораторный домик, сарай с гаражом, главную аллею и асфальтированную площадку перед домиком. Проложили грунтовую дорогу к северо-востоку от домика. Были насыпаны две горки из щебня возле аллеи. Налажен обмен семенами с другими ботаническими садами.
Заложен питомник за лабораторным домиком. Посажены повислые берёзы (Betula pendula) и уссурийские груши (Pyrus ussuriensis) вдоль аллеи, группа кустов кедрового стланика (Pinus pumila) в конце грунтовой дороги, а на питомнике – группы орехов (Juglans) разных видов, пихт (Abies), калин (Viburnum) двух видов, бархатов (Phellodendron) двух видов, нескольких видов клёна (Acer), черёмух (Padus), вишен (Cerasus), восточнее домика – ильма японского (Ulmus japonica) и клёна приречного (Acer ginnala), в глубине сада – группы вишни Саржента (Prunus sachalinensis), яблони сахалинской (Malus sachalinensis), дуба курчавенького (Quercus crispula), аралии сердцевидной (Aralia cordata). В 1980 г. Юрий Дмитриевич Ишин перешёл на работу в санаторий «Синегорские минеральные воды», где создал зимний сад, и через год вернулся в Москву. После ухода Юрия Дмитриевича Ишина отдел СахКНИИ «Ботанический сад» возглавила Анна Михайловна Черняева.
Тем временем Президиум ДВНЦ АН СССР долго не мог определиться с судьбой сада, и только в конце 1989 года Сахалинский ботанический сад стал лабораторией интродукции древесных растений Горнотаёжной станции, но позже «менял» головные организации еще несколько раз, и обязанности директора- организатора каждый раз возлагались на Анну Михайловну Черняеву.
В апреле 1991 года Президиум РАН вынес решение «Об организации Сахалинского ботанического сада ДВО РАН». Тогда Сахалинский ботанический сад возглавил к.б.н. Александр Алексеевич Таран. На первых этапах работа была направлена на создание материально-технической базы и, особенно, коллекционных питомников. Были проведены электричество и телефонная связь, что позволяло не только обустраивать территорию, но и проводить научные исследования. Благодаря работе лабораторий интродукции и природной флоры были созданы питомники, на которых прошли первичные испытания сотни видов растений из Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Кавказа, Японии и Кореи. Проведена масштабная работа по интродукции, был заложен гербарий. В 2003 году решением ДВО РАН была проведена реорганизация Сахалинского ботанического сада ДВО РАН. Он стал Сахалинским филиалом БСИ ДВО РАН (СФ БСИ ДВО РАН).
В 2019 году СФ БСИ ДВО РАН возглавил к.б.н. Алексей Владимирович Салохин, ранее возглавлявший лабораторию интродукции и селекции головной организации. Для СФ БСИ ДВО РАН определена цель: усилить научную составляющую деятельности, привести в порядок биоколлекции и вовлечь население города Южно-Сахалинска в программы ботанического и экологического просвещения, разработанные БСИ ДВО РАН.
Перед новым руководством филиала поставлены сложные задачи:
- повышение эффективности научной деятельности;
- улучшение инфраструктуры сада;
- увеличение числа посетителей;
- повышение эффективности работы и профессионализма сотрудников.
С 2020 по 2023 гг. директором СФ БСИ ДВО РАН была молекулярный биолог из Института экологии растений и животных УрО РАН к.б.н. Ольга Сергеевна Корчагина.
Сложные периоды жизни СФ БСИ ДВО РАН с 2018 г. смог пережить благодаря стойкости и профессионализму заместителя директора по общим вопросам Константина Ивановича Козырева.
В 2024 г. новым директором стал к.б.н. Александр Владимирович Кордюков, до этого бывший учёным секретарём ИМГиГ ДВО РАН и создателем и руководителем питомника растений – малого инновационного предприятия при ИМГиГ ДВО РАН.
