1951年7月，中國植物學會第一屆全國代表大會提出在國內分區建立若干個植物園與植物學研究機構的建議得到了中國科學院的采納，20世紀50年代先后在北京、昆明、景洪、廣州、武漢等地創立了新中國的第一批植物園。1956年，在章文才、孫祥鐘等一批著名的植物學家、園藝學家積極倡導下，華中農學院、武漢大學、華中師范學院、武漢市園林管理局等向中國科學院武漢分院籌委會建議籌建武漢植物園。 

　　經武漢分院籌委會向中國科學院請示同意，1956年9月13日，在湖北省農業銀行會議室召開會議，成立武漢植物園籌備委員會。籌委會由章文才、孫祥鐘、鐘心煊、張子明、王竹生、萬流一、彭剛、畢列爵、王家恩、高光道、余樹勛、王東明、葉雅閣、劉文華等14人組成，其中章文才任主任，孫祥鐘、萬流一任副主任，劉文華任執行主任。 

　　隨后籌委會著手起草了武漢植物園籌建方案，提出了武漢植物園的方針任務：植物學是農學、醫學及工業科學的基礎科學，加強植物學方面的研究，對于改善人類生活具有積極而且重要的意義；在武漢地區建立起植物學研究的基地，以便更廣泛的向湖北省以及湖北附近地區搜集、調查我國豐富的植物資源，然后加以引種、栽培、馴化、選育并進一步研究如何利用這些寶貴資源為人類而服務。 

　　籌委會同時提出了武漢植物園的工作方向：基于上述的方針、任務，武漢植物園的工作就目前全國科學遠景規劃的要求及武漢地區自然條件和現有的可能條件提出如下兩個方面：1、植物資源的研究：調查、采集湖北省及湖北附近地區的植物資源是武漢植物園的首要工作之一，這一工作的開展正是配合當前的生產和建設任務，也是植物園其他工作的基礎，主要內容有：一般的植物資源調查；經濟植物調查；地植物調查；2、植物栽培、利用的研究，在植物資源研究的基礎上，以及彼此相互作用的條件下，作栽培、利用一系列的研究工作，使植物園的科學研究工作，在一定時期內在某些問題上做出理論上和在解決生產管理中的關鍵性問題上做出貢獻來，主要內容有：一是果樹的研究，尤其是野生種或非野生種的調查搜羅工作，研究栽培果樹的種類、品種、品系，研究果樹栽培技術，馴化選育新品種；二是綠化植物的研究，搜集觀賞植物資源，造園植物配置群落的研究。 

　　籌委會與武漢大學、華中師范學院、華中農學院等有關單位商妥，聘請章文才、孫祥鐘、鐘心煊、陳俊愉、畢列爵、余樹勛等專家兼職從事研究工作。章文才、陳俊愉、余樹勛負責植物栽培利用方面研究，孫祥鐘、畢列爵、鐘心煊負責植物資源研究。 

　　1956年9月26日，武漢分院籌備委員會將武漢植物園籌備方案上報中國科學院并獲得批準后，全面開展籌建工作。籌委會幾經研究，決定建園選址定于武昌東湖風景區磨山以南地區，此處三面環水，成半島狀，位于東湖中央、磨山東西橫列，南面有丘陵，平地、沼澤、地形變化對植物園建園布景頗為有利；同時抗戰勝利后武漢大學在磨山東南麓開辟了林場，后又大量收購土地，開始營建辦公室和宿舍等設施，但學術研究力量薄弱，急待中國科學院加強領導，此為選磨山為武漢植物園園址的積極因素之一。另外，華中農業科學研究所在磨山以南、菱角湖以北的丘陵地帶建立了占地1000畝以上的果樹園。農科所愿配合合作進行果樹研究，此為武漢植物園建園選址磨山的積極因素之二。 

　　1956年10月30日，武漢市規劃委員會第1098號文批準同意武漢植物園收購磨山土地，11月12日武漢植物園籌備委員會正式進入磨山，開始具體籌建工作。12月7日武漢市房地產管理局批準征收土地，12月26日武漢植物園籌委會征收土地小組成立，組長為洪子儀（鄉干部），武漢植物園派遣專職干部劉克榮作為組員參與土地征收工作。籌建初期共計接收土地1440畝 (其中，接收武漢大學林場約1000畝，征收農村土地和開荒山地約440畝）。隨后開始招收人員，建立科技隊伍并將新分配來園工作的大學生分別派送至武漢大學和華中農學院進行專業培訓 

　　1958年1月，經武漢分院籌備處向中國科學院華東分院南京辦事處商榷，中國科學院調陳封懷教授至武漢植物園任主任，全面主持工作。在其領導下，本著“邊籌備、邊建園、邊科研”的指導思想，積極開展園地規劃建設、資源考察與引種。同年春季與省林業廳、商業廳組織綜合調查隊，陳封懷先生親自率隊赴鄂西北地區進行了聲勢浩大的植物資源考察與引種采集等科學考察活動。 

　　1958年5月15日，中國科學院武漢分院籌備委員會宣布正式成立武漢植物園，并向中國科學院報告：“擬將武漢植物園更名為‘中國科學院武漢植物園’。 11月11日，中國科學院第十二次院務常務會議討論認為：“武漢植物園籌建兩年來，已有一定研究力量，為更有力的推動該園工作發展，同意正式成立中國科學院武漢植物園，歸口中國科學院領導。其方向任務為：按照理論與實踐相結的原則，主要研究植物的種子到種子的生長發育過程，探索其規律，采取有效措施，培育新品種；通過植物學調查，植物資源調查，有計劃地引種國內外植物，重點引種地域性專類植物，進行馴化和選育，并根據植物生態、地理特點，結合園地環境建造一個既有科學內涵又有藝術外貌的植物園。” 

　　籌建創業時期，全園職工發揚吃苦耐勞、艱苦創業精神，按照園區規劃建設了溫室、藥園、松柏園、苗圃、觀賞植物等園區景觀，在園地引種栽培了植物2000余種。首次開展了鄂西北地區與神農架植物資源考察，科技人員跋山涉水，深入深山老林，奔波于崇山峻嶺從事植物資源調查考察、標本采集和植物引種，在植物資源調查引種、園林綠化、選種育種、資源開發利用等方面做了大量工作，展現了顯著成效。