1951年7月，中国植物学会第一届全国代表大会提出在国内分区建立若干个植物园与植物学研究机构的建议得到了中国科学院的采纳，20世纪50年代先后在北京、昆明、景洪、广州、武汉等地创立了新中国的第一批植物园。1956年，在章文才、孙祥钟等一批著名的植物学家、园艺学家积极倡导下，华中农学院、武汉大学、华中师范学院、武汉市园林管理局等向中国科学院武汉分院筹委会建议筹建武汉植物园。 

　　经武汉分院筹委会向中国科学院请示同意，1956年9月13日，在湖北省农业银行会议室召开会议，成立武汉植物园筹备委员会。筹委会由章文才、孙祥钟、钟心煊、张子明、王竹生、万流一、彭刚、毕列爵、王家恩、高光道、余树勋、王东明、叶雅阁、刘文华等14人组成，其中章文才任主任，孙祥钟、万流一任副主任，刘文华任执行主任。 

　　随后筹委会着手起草了武汉植物园筹建方案，提出了武汉植物园的方针任务：植物学是农学、医学及工业科学的基础科学，加强植物学方面的研究，对于改善人类生活具有积极而且重要的意义；在武汉地区建立起植物学研究的基地，以便更广泛的向湖北省以及湖北附近地区搜集、调查我国丰富的植物资源，然后加以引种、栽培、驯化、选育并进一步研究如何利用这些宝贵资源为人类而服务。 

　　筹委会同时提出了武汉植物园的工作方向：基于上述的方针、任务，武汉植物园的工作就目前全国科学远景规划的要求及武汉地区自然条件和现有的可能条件提出如下两个方面：1、植物资源的研究：调查、采集湖北省及湖北附近地区的植物资源是武汉植物园的首要工作之一，这一工作的开展正是配合当前的生产和建设任务，也是植物园其他工作的基础，主要内容有：一般的植物资源调查；经济植物调查；地植物调查；2、植物栽培、利用的研究，在植物资源研究的基础上，以及彼此相互作用的条件下，作栽培、利用一系列的研究工作，使植物园的科学研究工作，在一定时期内在某些问题上做出理论上和在解决生产管理中的关键性问题上做出贡献来，主要内容有：一是果树的研究，尤其是野生种或非野生种的调查搜罗工作，研究栽培果树的种类、品种、品系，研究果树栽培技术，驯化选育新品种；二是绿化植物的研究，搜集观赏植物资源，造园植物配置群落的研究。 

　　筹委会与武汉大学、华中师范学院、华中农学院等有关单位商妥，聘请章文才、孙祥钟、钟心煊、陈俊愉、毕列爵、余树勋等专家兼职从事研究工作。章文才、陈俊愉、余树勋负责植物栽培利用方面研究，孙祥钟、毕列爵、钟心煊负责植物资源研究。 

　　1956年9月26日，武汉分院筹备委员会将武汉植物园筹备方案上报中国科学院并获得批准后，全面开展筹建工作。筹委会几经研究，决定建园选址定于武昌东湖风景区磨山以南地区，此处三面环水，成半岛状，位于东湖中央、磨山东西横列，南面有丘陵，平地、沼泽、地形变化对植物园建园布景颇为有利；同时抗战胜利后武汉大学在磨山东南麓开辟了林场，后又大量收购土地，开始营建办公室和宿舍等设施，但学术研究力量薄弱，急待中国科学院加强领导，此为选磨山为武汉植物园园址的积极因素之一。另外，华中农业科学研究所在磨山以南、菱角湖以北的丘陵地带建立了占地1000亩以上的果树园。农科所愿配合合作进行果树研究，此为武汉植物园建园选址磨山的积极因素之二。 

　　1956年10月30日，武汉市规划委员会第1098号文批准同意武汉植物园收购磨山土地，11月12日武汉植物园筹备委员会正式进入磨山，开始具体筹建工作。12月7日武汉市房地产管理局批准征收土地，12月26日武汉植物园筹委会征收土地小组成立，组长为洪子仪（乡干部），武汉植物园派遣专职干部刘克荣作为组员参与土地征收工作。筹建初期共计接收土地1440亩 (其中，接收武汉大学林场约1000亩，征收农村土地和开荒山地约440亩）。随后开始招收人员，建立科技队伍并将新分配来园工作的大学生分别派送至武汉大学和华中农学院进行专业培训 

　　1958年1月，经武汉分院筹备处向中国科学院华东分院南京办事处商榷，中国科学院调陈封怀教授至武汉植物园任主任，全面主持工作。在其领导下，本着“边筹备、边建园、边科研”的指导思想，积极开展园地规划建设、资源考察与引种。同年春季与省林业厅、商业厅组织综合调查队，陈封怀先生亲自率队赴鄂西北地区进行了声势浩大的植物资源考察与引种采集等科学考察活动。 

　　1958年5月15日，中国科学院武汉分院筹备委员会宣布正式成立武汉植物园，并向中国科学院报告：“拟将武汉植物园更名为‘中国科学院武汉植物园’。 11月11日，中国科学院第十二次院务常务会议讨论认为：“武汉植物园筹建两年来，已有一定研究力量，为更有力的推动该园工作发展，同意正式成立中国科学院武汉植物园，归口中国科学院领导。其方向任务为：按照理论与实践相结的原则，主要研究植物的种子到种子的生长发育过程，探索其规律，采取有效措施，培育新品种；通过植物学调查，植物资源调查，有计划地引种国内外植物，重点引种地域性专类植物，进行驯化和选育，并根据植物生态、地理特点，结合园地环境建造一个既有科学内涵又有艺术外貌的植物园。” 

　　筹建创业时期，全园职工发扬吃苦耐劳、艰苦创业精神，按照园区规划建设了温室、药园、松柏园、苗圃、观赏植物等园区景观，在园地引种栽培了植物2000余种。首次开展了鄂西北地区与神农架植物资源考察，科技人员跋山涉水，深入深山老林，奔波于崇山峻岭从事植物资源调查考察、标本采集和植物引种，在植物资源调查引种、园林绿化、选种育种、资源开发利用等方面做了大量工作，展现了显著成效。