在中国科学院知识创新工程试点工作的激励下，我园全体职工群策群力，团结一心，努力推进园综合体制改革。2002年5月，研究所正式列入中科院知识创新工程试点二期，这为研究所（园）的创新跨越式发展带来了前所未有的契机。 

　　2003年10月16日，根据中国科学院“三园两所”战略部署，中国科学院科发人字（2003）287号文，中国科学院武汉植物研究所正式易名为中国科学院武汉植物园。 

　　2006年4月，武汉植物园再次被列入中科院知识创新工程试点三期。进入知识创新工程以来，我园按照国家植物园创新体系建设目标与宗旨，面向国家战略植物资源储备、内陆湖泊水生态系统健康、大型水利工程生态安全的战略需求，确定了4个主要学科领域：植物保育遗传学与遗传资源的可持续利用、水生植物生物学与内陆水环境健康、流域生态学与大型水利工程生态安全、资源植物学与经济植物产业化。 

　　经过几年的努力，我园科研基础设施条件显著改善，科技创新能力与产出质量大幅度提升，对外科技竞争力与持续发展能力显著提高，在国际国内的地位显著提升，机制、体制改革与管理创新取得了显著成效。2005年我园成为中国科学院植物园工作委员会依托单位；2006年8月发起成立了“东亚植物园网络”并成为首任总协调员单位；2007年成功举办第三届世界植物园大会； 2008年先后获批中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、湿地演化与生态恢复湖北省重点实验室；2009年获批中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室、三峡办三峡库区消落区生态环境监测重点站，并成为中国科学院绿色农业技术集成与发展中心果蔬花卉分中心的依托单位。 

　　2010年是“十二五”的开局之年，武汉植物园进一步凝练目标，明确了“一二五”战略重点和保障“一二五”顺利实施的重大改革举措，确定了“水生经济植物莲种质创新”、“大型水库生态屏障建设关键技术集成与示范”等两个重大创新突破，以及“川东-鄂西植物多样性形成及维持机制”、“水生植物与内陆水环境健康”、“流域生态学与大型工程生态安全”、“特色农业资源植物种质创制”、“植物引种与资源评价”等五个重点培育方向。 

　　2011年将原有的1个科研中心建设为3个研究中心，即资源植物研究中心、水生植物研究中心、流域生态研究中心。2015年结合创新发展的需要，新增了生物多样性研究中心。 

　　2014年中国科学院启动“率先行动”计划，武汉植物园按照院统一部署，启动了特色研究所及十三五发展规划，明确了“一三五”科技创新重点，即“县域特色生态农业模式研发与示范”、“丹江口库区高效生态农业及水环境保护”、“东非植物资源开发与半干旱区现代农业示范”等三个重大突破；以及“第四纪冰川古老孑遗植物区系构建与进化机制”、“水生植物适应性进化与生态系统建构功能”、“流域生态过程及其调控机理”、“特色农业植物重要经济性状分子调控和新品种创制”和“植物资源引种驯化与综合保育”等五个重点培育方向。 

　　伴随着一系列的科技创新举措，武汉植物园迎来了跨越式发展。2010年获批国家猕猴桃种质资源圃，成为中科院首个国家级种质资源圃，并于2013年获批“湖北省猕猴桃工程技术研究中心”；2012年，在中科院、湖北省、武汉市共同支持下，我园启动了光谷生物多样性保护区的建设，不仅有效拓展了武汉植物园的发展空间，同时也为武汉植物园创新发展战略的实施提供了更广阔的平台；2013年5月，中科院批准成立境外科教机构“中国科学院中-非联合研究中心”，以我园为依托单位设立管理及协调机构，“中-非联合研究中心”的获批使武汉植物园在实施“走出去”战略上迈出了坚实的一步，有效地提升了我园的国际影响力。  

　　六十年风雨砥砺前行，武汉植物园经过一个甲子的成长，已发展成一个集科学研究、物种保育、科普开放为一体的综合性国家植物园。六十载的拼搏奋斗，凝结着每一位武汉植物园人的喜悦与汗水，一路走来，武汉植物园已成为中国植物学与生态学研究的中坚力量。