История интродукции декоративных растений на Востоке уходит вглубь столетий. Ряд литературных источников свидетельствует о том, что Средняя Азия с давних времён имела высокоразвитое растениеводство и садоводство. Торговые пути в Персию и Китай способствовали распространению ценных лекарственных и экзотических растений. На ранних этапах интродукции завоз экзотов носил стихийный характер и проводился отдельными любителями. Результаты начальной интродукционной деятельности человека затерялись в истории, а имена энтузиастов остались неизвестными науке, до нас дошли лишь отдельные сведения о том далёком периоде, связанном с продвижением торговых связей посредством Великого Шёлкового пути.
Интенсивное возобновление интродукции в Центральной Азии после многовекового перерыва можно наблюдать с конца XVIII века, когда вместе с новым витком строительства городов началось их озеленение. Первые попытки организовать планомерную работу с цветочными растениями сделаны школой садоводства, открытой в Ашхабаде в 1896 году. В 1924 г. для выращивания цветочных культур в городе был заложен питомник, а в 1926 г. на его базе организована Центральная лесокультурная станция. Поворотным пунктом явилась организация в 1929 году на базе этого хозяйства Ботанического сада, расположенного сейчас в западной части столицы и занимающего площадь 18 гектаров. Именно это событие туркменские ботаники считают днём рождения старейшего в регионе ботсада, которому в следующем году исполняется 90 лет. К этой дате сад подошёл развитым научным центром страны по акклиматизации представителей мировой флоры.
Работа по формированию современной экспозиции сада, где наравне с дендропарком создавались участки для сбора и изучения коллекции цветочно-декоративных и оранжерейных растений, началась более ста лет назад, задолго до официального открытия. А за последующие годы кропотливой работы учёных, научных сотрудников, лаборантов, рабочих, любителей и энтузиастов в результате интродукции огромного количества растений, присланных почти со всего земного шара, в аридных условиях была создана уникальная коллекция декоративных видов деревьев, кустарников, полукустарников, лиан, цветочно-декоративных травянистых, водных растений. В неё вошли растения закрытого грунта: оранжерейные комнатные растения, тропические и субтропические тепличные виды, а также представители местной горной, пустынной и тугайной флоры, в том числе редкие реликтовые и эндемичные.
В ботсаду можно встретить растения, родиной которых являются Китай, Япония, Корея, Дальний Восток, Средиземноморье, Крым, Кавказ, Малая Азия, Северная Америка. Главное место и большую площадь в саду (12 гектаров) занимает дендропарк, где отдельные экземпляры мировой флоры высажены в период с 1902 до 1981 годы. Туркменская горная флора представлена боярышником, фисташкой настоящей, грушей Буасье. Из эндемиков - эремурус Регеля, мандрагора туркменская, рябчик Радде, мак павлиний, перловник персидский, дереза копетдагская, касатик согдийский. В ботсаду есть фрагмент пустыни, где растут саксаул белый и чёрный, вечнозеленые кусты хвойника шишконосного, кандым голова медузы, солянки, а также кормовое и лекарственное растение - галотамнус малолистный. Осенью его ветви густо покрыты полупрозрачными плодами яркой блестящей золотистой окраски. Тугаи представляют тополя разнолистный и сизый, лох восточный. Учёные вырастили в ботсаду гигантский злак арундо тростниковый и эриантус краснеющий с крупными эффектными метелками.
Работа по подбору и испытанию цветочно-декоративных растений природной флоры Туркменистана начата в 1930 году, через пять лет на заложенном участке были собраны декоративные дикорастущие виды. Из них в культуру были рекомендованы тюльпаны великий и кушкинский, эремурус Ольги, ирис Эвбанка, иксиолирион татарский, дикие луки, мускари. Изучение растений направлено на поддержание их природных популяций. С 1938 по 1958 г. над подбором и испытанием цветочно-декоративных растений трудились Л.Г.Камахин, Н.В.Яхонтова, В.Д.Алексеева, И.С.Гаевская, которые адаптировали около 210 видов, форм, и сортов к местным условиям.
В цветоводство были введены нарцисс, тюльпан, шафран, гиацинт, крокус, прошедшие испытания на коллекционных участках сада. Фонд ботсада к тому времени уже составлял более 500 видов, относящихся к 107 родам, 34 семействам.
Исследования, проводимые на дикорастущих местных видах, помогли внести поправки в систематику новых для науки видов тюльпана Бочанцевой и Вильсона. Большое внимание уделялось интродукции, эколого-биологическому изучению культурных ирисов. Наряду с разработкой теоретических вопросов, связанных с их биологией, изучением годичного цикла и онтогенеза, жаростойкости, регенеративной продуктивности. В настоящее время проводится работа по размножению лучших сортов. Наряду с другими многолетниками, одно из ведущих мест в коллекции ботанического сада занимают хризантемы осеннего цветения.
Большое внимание уделяется культуре роз и широкому внедрению их в озеленение. Здесь собрано около 500 сортов роз из 14 садовых групп. Наиболее многочисленные - чайногибридные, флорибунда, полиантовые и плетистые группы. На протяжении многих лет проводилось биоэкологическое изучение и выявление новых, более устойчивых к местным температурам сортов. Опыты по размножению роз одревесневшими черенками показали ряд преимуществ, кроме того, у корнесобственных роз отсутствует дикая поросль, что облегчает их выращивание. В Туркменистане черенки заготавливают во второй половине ноября.
Работа по созданию коллекции тропических и субтропических растений в оранжерее Ботанического сада начата в 1938 г. А.И.Михельсоном, внесшим неоценимый вклад в развитие туркменской науки. С 1909 по 1914 годы он исследовал флору Закаспийской области, где велся сбор образцов растений. Некоторое время он был учеником ботаников Линского, Федченко и лесовода Палецкого, являлся заведующим музеем живой защиты пескоборьбы Среднеазиатской железной дороги в Ашхабаде, членом ученого совета Туркменского ботанического сада. В 1930 г. в составе экспедиции Всесоюзного института растениеводства изучал растительность Бадхыза. Родился он в 1876 году в Эстонии, с двадцати лет работал садовником в помологическом саду Петербурга, принимал участие в ботанических экспедициях на остров Цейлон. Более чем за двадцать лет работы в ботсаду при активном участии этого учёного создана коллекция тропических растений, насчитывающая свыше 300 видов. Наиболее полно представлены семейства: пальмовые, кактусовые, толстянковые, лилейные, амариллисовые, бромелиевые, акантовые.
Наряду с пополнением и содержанием этой фондовой группы, проводится изучение новых для Туркменистана представителей родов опунций, алоэ, каланхоэ. Разработаны приёмы агротехники, выявлены наиболее оптимальные условия роста и развития их в условиях закрытого, полузакрытого и открытого грунта. Из 67 видов интродуцированных опунций, выявлены морозостойкие. Выращивание пальм в условиях открытого и полузакрытого грунта Ашхабада показали, что при применении несложных укрытий в зимний период возможна адаптация шести видов. По декоративности, быстроте роста и нетребовательности к условиям выращивания первое место принадлежит пальме Вашингтонии нитевидной. Пригодным для выращивания в полутени является хамеропс низкий, финик канарский. В блочно-селекционной теплице собрана коллекция плодовых субтропических культур банана карликового, дынного дерева и разновидностей цитрусовых. Полностью разработана агротехника выращивания и характеристика этих экзотических растений. Большое внимание уделяется изучению биологических особенностей культур позднего цветения. Разработаны методы выращивания молочая - пуансеттии прекраснейшей, которая цветёт в новогодние праздники.
Продолжается научно-практическая деятельность по созданию коллекции живых растений для улучшения экологии населённых пунктов. Можно сказать, что деятельность Ботанического сада тесно связана с Национальной лесной программой, где важное место уделяется экологическим проблемам и охране окружающей среды. Сотрудники лабораторий сада помогают специалистам коммунального хозяйства с подбором и сроками посадок новых в озеленении практичных и декоративных видов флоры, выдерживающих резкие температурные перепады. Партнёрство учёных и озеленителей нацелено на оздоровление городской среды, улучшение санитарных условий жизни населения. В результате этой работы культурную часть городской среды сейчас украшают экзотические бузина, дрок испанский, сирень индийская, гранат махровый и др. Ботаническая коллекция имеет декоративное, парковое, лекарственное, плодовое, лесомелиоративное и техническое значение, составляет основу зелёного строительства, рукотворных горных лесов, пустынных лесополос.
Сохранение редких исчезающих видов растений мира и местной флоры, разработка методических указаний по агротехнике их выращивания, выпуск научно-популярных брошюр носят международный характер. Ашхабадский ботанический сад сотрудничает с профильными центрами России, Германии, Бельгии, Австрии, Дании, Норвегии, Франции, стран Северной и Южной Америки.