Une des principales missions du jardin botanique est la collecte et la conservation des plantes, locales ou exotiques. Elle peut également avoir pour mission la protection d’espèces menacées d’extinction. C’est le cas en France de jardins spécialisés appelés conservatoires botaniques nationaux (CBN), comme le Conservatoire botanique de Mascarin par exemple.
Le travail scientifique effectué dans le jardin botanique inclut la taxinomie, l’étude de la botanique mais aussi l’adaptation d’espèces exotiques hors de leur milieu d’origine. Les célèbres Jardins botaniques royaux de Kew, près de Londres, ont ainsi publié un journal scientifique de recherche botanique dès la fin du XVIIIe siècle. Souvent ces institutions sont aussi le lieu où se constituent des herbiers.
Les données recueillies ainsi que les études menées sur de nouvelles espèces peuvent également être utilisées dans l’agriculture, l’industrie ou la recherche médicale.
En 2008, quelques jardins botaniques orientent leurs travaux dans le domaine de l’écologie et l'étude des relations entre les êtres vivants.
Le jardin botanique a également une fonction éducative, en premier lieu avec la présentation de collection de plantes étiquetées pour aider à l’enseignement de la systématique (l’école de botanique), ensuite avec des projets pouvant aller de l’introduction de nouvelles plantes dans un milieu étranger à des conseils, voire des cours de jardinage, ou l’accueil de groupes scolaires. De nombreux jardins botaniques proposent également à la vente des végétaux.
Le jardin botanique de l’université de Colombie-Britannique (UBC) et le Centre for Plant Research de Vancouver ainsi que le jardin botanique de Chicago ont mis en place des programmes de sélection de plantes et proposent de nouvelles espèces sur le marché.
C'est un aspect que les jardins botaniques développent aujourd'hui. La protection de la biodiversité et la transmission du patrimoine naturel passent obligatoirement par l'éducation grâce à une sensibilisation adaptée à tous les publics.
En direction des générations futures, certains jardins botaniques élaborent, plus particulièrement, des programmes pédagogiques pour les écoles, adaptés au niveau d'études des enfants.
Un travail énorme reste à faire dans l'éducation liée à la nature. Les diverses discussions que chacun peut avoir dans ce domaine ne serait-ce qu'avec son voisin permettent de se rendre compte du chemin à parcourir pour arriver à une prise de conscience de la population.
Il est essentiel que les jardins botaniques deviennent un élément moteur dans la diffusion des connaissances liées aux plantes, aux milieux dans lesquels elles vivent et aux paysages auxquels elles appartiennent.
Les jardins doivent être ouverts à un public de tous horizons (local, régional et national, voire international).
Au niveau local, un jardin botanique joue le rôle d'un jardin public qui procure au visiteur l’agrément d’un lieu en retrait de la norme urbaine.
Le tourisme apporte une dimension qui intéresse généralement les financeurs et les hommes politiques qui sont susceptibles d'encourager et d'apporter un soutien à la structure 'Jardin botanique'. Le tourisme vert ou écotourisme semble de nos jours mieux adapté aux jardins botaniques qui défendent une vocation écologique et aux institutions qui défendent la biodiversité et les valeurs patrimoniales.