Idea budowy Ogrodu Botanicznego w Kielcach ma już ponad 50 letnią historię. W okresie powojennym bardzo konkretną propozycję budowy w Kielcach ogrodu botanicznego przedstawił prof. dr hab. Zygmunt Czubiński, kielczanin, profesor Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, dyrektor Ogrodu Botanicznego UAM. W piśmie z dnia 11 listopada 1966 roku, skierowanym do ówczesnych władz Kielc, pisał m.in. „Projektowany ogród botaniczny, jedyny w województwie obiekt tego rodzaju, nie tylko niewątpliwie spełni swoją rolę społeczną i dydaktyczną ale obrazując m.in. roślinność regionu świętokrzyskiego podniesie jeszcze bardziej walory turystyczne miasta, odznaczającego się pięknym położeniem w krajobrazie„. W piśmie tym Profesor pisze dalej: „Przy programowaniu założeń ogrodu botanicznego oraz zasilaniu w materiał roślinny zgłaszam w imieniu własnym i moich współpracowników z Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu A. Mickiewicza w Poznaniu bezinteresowną pomoc„. Profesor wskazał także lokalizację  ogrodu na tzw. gruntach Siekluckiego (obecnie rejon ulic Seminaryjskiej i Tarnowskiej) na powierzchni około 5 ha. Inicjatywa ta nie znalazła zrozumienia u ówczesnych władz miasta. W tym czasie bowiem w Kielcach nie było jeszcze wyższej uczelni a więc i profesjonalnego środowiska naukowego zainteresowanego pomysłem utworzenia ogrodu.

Kolejną próbę budowy ogrodu botanicznego w Kielcach podjęto w 1985 roku. Prezydent miasta (mgr S. Garbacz) bardzo przychylnie ustosunkował się do inicjatywy doc. Stanisława Cieślińskiego, kierownika Zakładu Botaniki ówczesnej Wyższej Szkoły Pedagogicznej. W dniu 29 maja 1985 roku odbyło się pierwsze, oficjalne spotkanie w Urzędzie Miasta z udziałem władz miasta, przedstawicieli instytucji, urzędów, organizacji społecznych. Wyłoniono 5-cio osobowy zespół, którego celem była organizacja prac przy tworzeniu ogrodu botanicznego. Przewodniczącym zespołu został doc. Stanisław Cieśliński, zastępca v-ce prezydent Kielc, mgr J. Strójwąs. Padły trzy propozycje lokalizacji ogrodu – Pasmo Szydłówkowskie, Wietrznia oraz zachodnie obrzeża Karczówki. Zespół pod kierunkiem prof. Łukasiewicza, dyrektora Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, przewodniczącego Komisji Ogrodów Botanicznych przy Komitecie Botaniki PAN, wybrał teren położony na północny zachód od Karczówki, obejmujący wzgórza: Grabina i Dalnia. Wzniesienia te, łącznie z Karczówką, Kadzielnią tworzą pasmo Kadzielniańskie Gór Świętokrzyskich, stanowiące obramowanie miasta od strony południowej.

W 1986 roku rozpoczęto prace projektowe. Zadanie tego podjęła się Pracownia Urbanistyczna Biura Projektów Budownictwa Komunalnego w Kielcach, wzmocniona przez wybitnego specjalistę od projektowania ogrodów botanicznych z ówczesnego Miastoprojektu Kraków, inż. L. Kmitę, pod naukowym nadzorem prof. A. Łukasiewicza. Opracowano główne założenia i szczegółową koncepcję ogrodu.

W 1989 roku odbyło się w Kielcach posiedzenie Rady Ogrodów Botanicznych i Arboretów w Polsce. Uczestniczyli w nim dyrektorzy polskich ogrodów botanicznych i niektórych sąsiednich krajów europejskich. Głównym przedmiotem obrad była ocena lokalizacji, założeń i programu projektowanego kieleckiego ogrodu botanicznego. Opinie wyrażone przez specjalistów były niezwykle przychylne, wręcz entuzjastyczne. Orędownikiem idei budowy ogrodu było również Towarzystwo Przyjaciół Karczówki. (Cieśliński, Łukasiewicz, 1992)

Kolejny etap prac projektowych, obejmujących założenia techniczno-ekonomiczne pierwszego etapu budowy ogrodu został wstrzymany wydarzeniami politycznymi w naszym kraju, jakie miały miejsce w 1989 roku. Jeszcze w 1991 roku prof. S. Cieśliński na posiedzeniu Rady Miasta referował stan zaawansowania prac nad budową ogrodu w Kielcach. Prac tych jednak nie wznowiono. Wizyty i propozycje składane kolejnym prezydentom miast nie przynosiły pozytywnych rezultatów.

Idea budowy ogrodu botanicznego w świadomości wielu osób była nadal żywa. Świadczyły o tym wypowiedzi niektórych przedstawicieli władz, ukazywały się liczne artykuły w miejscowej prasie popierające ideę budowy ogrodu botanicznego (Cieśliński, 1995). Obiekt ten uwzględniono w niektórych opracowaniach studyjnych związanych z planami zagospodarowania przestrzennego miasta (Kozakiewicz-Opałka, 1995). Postulowano budowę ogrodu na różnego rodzaju konferencjach, sympozjach poświęconych ochronie środowiska i ochronie przyrody w tym regionie (Cieśliński, 1995).

Kolejna inicjatywa związana z budową ogrodu botanicznego miała miejsce w 2004 roku. Idea ta znalazła pełne zrozumienie u prezydenta Kielc, mgr inż. Wojciecha Lubawskiego. Profesor Stanisław Cieśliński zrelacjonował zakres poczynionych w latach osiemdziesiątych prac. Prezydent z pełną aprobatą ustosunkował się do tej idei, jednocześnie zaznaczył, że lokalizacja ogrodu z lat osiemdziesiątych, bardzo zresztą trafna, nie może być przyjęta. Jest to bowiem teren o nieustalonych i bardzo skomplikowanych stosunkach własnościowych. Procesy wywłaszczeniowe mogą trwać latami i nie dają gwarancji pozytywnego zakończenia. Prezydent zaproponował nową lokalizację też w rejonie Karczówki, ale na wschodnim i południowo-wschodnim zboczach tego wzniesienia. Był to teren niezagospodarowany, a co najważniejsze będący własnością Gminy Kielce, za wyjątkiem wówczas dwóch niewielkich działek. Opinię o przydatności tego terenu pod potrzeby ogrodu przygotował prof. dr hab. Jerzy Puchalski, dyrektor Ogrodu Botanicznego Centrum Zachowania Bioróżnorodności PAN w Warszawie ze swoimi współpracownikami. Opinia okazała się pozytywna, co dało podstawę do dalszych prac przygotowawczych.

Kontynuowanie prac organizacyjnych, planistycznych i wykonawczych związanych z budową ogrodu Prezydent scedował na Geopark Kielce, będący wydzieloną jednostką Urzędu Miasta. Uchwalą Rady Miasta, z dnia 9 września 2004 roku, do dotychczasowych zadań Geoparku dołączono sprawy związane z organizacją ogrodu botanicznego. Funkcję dyrektora Geoparku pełnił w tym czasie dr Andrzej Mochoń. Pełnomocnikiem Rektora Akademii Świętokrzyskiej ds. budowy ogrodu botanicznego został prof. Stanisław Cieśliński.

Na wstępnym etapie prac organizacyjnych postanowiono, że przyszły Ogród Botaniczny w Kielcach będzie spełniał wszystkie podstawowe funkcje jakie współcześnie podejmują tego rodzaju obiekty. Ustalono więc, że w tworzeniu ogrodu uczestniczyć będzie Miasto Kielce i Akademia Świętokrzyska. Szczegóły związane z podziałem zadań między umawiające się strony, zawarte zostały w liście intencyjnym. Jego podpisanie przez Prezydenta Miasta i Rektora Akademii nastąpiło 25 maja 2005 roku.

Podstawą wyjściową do wszczęcia prac planistycznych, związanych z tworzeniem ogrodu stanowiło opracowanie wykonane przez zespół pod kierunkiem prof. J. Puchalskiego, pt. „Założenia i naukowa koncepcja programowa przyszłego ogrodu botanicznego w Kielcach„. W oparciu o ten dokument, dyrektor Geoparku Kielce, we współpracy z kieleckim oddziałem SARP, ogłosił ogólnopolski konkurs na opracowanie szczegółowej koncepcji programowo-przestrzennej budowy ogrodu botanicznego w Kielcach. Napłynęły 4 opracowania. Sąd konkursowy, pod kierunkiem prof. dr hab. arch. A. Mitkowskiej z Politechniki Krakowskiej, w dniu 29 lipca 2005 roku rozpatrzył zgłoszone projekty. Pierwszą nagrodę przyznano zespołowi Inter Project Group (IPG Sp. z o.o.) z Krakowa, w składzie: dr arch. B. Podhalański, dr arch. J. Barnaś oraz mrg inż. arch. krajobrazu M. Skowron. Zgodnie z założeniami konkursu, nagrodę dla zwycięzców  stanowiło zaproszenie do negocjacji w trybie zamówienia publicznego z wolnej ręki, do wykonania kompletnej dokumentacji projektowo-kosztorysowej ogrodu. Umowę w tej sprawie, Geopark Kielce podpisał z wykonawcami projektu w końcu 2005 roku. Projekt powstawał pod kierownictwem mgr inż. arch. M. Kamińskiego.

Prace projektowe zostały zakończone w 2007 roku. W międzyczasie, po rezygnacji dr A. Mochonia z funkcji dyrektora Geoparku Kielce, obowiązki przejęła mgr inż. Elżbieta Czajkowska.