Den eldste delen av Stavanger botaniske hage er urtehagen. De første 200 kvadratmeterne ble anlagt våren 1977 som demonstrasjonshage for nyttevekster. Navnet var Ullandhaughagen, og drivkraften bak hageanlegget var Ingjerd Røynlid Høie. I samarbeid med Arkeologisk museum i Stavanger (AmS) og Rogaland folkemuseum stod hun for planlegging, opparbeiding og drift av hagen. Hagen skulle benyttes i undervisningen ved de to muséene og i kurser i hagebruk som Ingjerd Høie holdt på denne tiden.

Grunnlaget for Ullandhaug-hagen var Ingjerd Høies private hage der hun sammen med sin mann Tor Høie hadde bygd opp en stor samling av gamle kulturplanter, nyere nyttevekster og fjellplanter.

I 1978 ble Ullandhaughagen utvidet til 1 dekar (1000 m²) og en samling på 200 planteslag.  Året etter vokste hagen til 3 dekar og antallet planteslag til 300. Interessen for hagen var stor. Det fortelles om flere hundre besøkende på søndag ettermiddager når Ingjerd Høie hadde omvisning. Det kom også mange skoleklasser på besøk.

I 1980 ble det, med hjelp av samtlige Høie-familiens medlemmer, og med planter fra Høies private hage, anlagt en 2 dekar stor staudehage med 400 planteslag. Det ble bygd et planteskoleveksthus på 200 kvadratmeter i 1980. I de følgende fem årene vokste hagen til over 100 dekar. Ullandhaughagen mottok i årene 1981 og 1982 flere hundre frøpakker og store mengder stiklinger fra en rekke botaniske hager rundt i verden. Hagen fikk navnet Stavanger botaniske hage i 1983 da den ble lagt under Park- og Idrettvesenet som fra 2001 sorterer under Teknisk drift i Stavanger kommune. I årene etter 1983 ble flere samlinger etablert, blant annet Geografisk hage med planter fra ulike deler av verden.

Fra sommeren 2000 inngikk kommunen et samarbeid med Planteforsk Særheim (nå Bioforsk Vest Særheim) og Rogaland Arboret ( Trekantsamarbeidet). De to plantesamlingene deler på en vitenskapelig medarbeider som også er leder av den botaniske hagen. I perioden frem til 2004 var forstbotanikeren Poul Søndergaard tilsatt i denne stillingen. Det ble skaffet og plantet nytt og interessant materiale, særlig av trær og busker fra den sørlige halvkule. Mye av dette materialet kommer fra Arboretet på Milde og fra Arboretet i Hørsholm i Danmark og stammer fra naturinnsamlinger foretatt på ulike ekspedisjoner blant annet til Chile og Australia.

Fra 2006 har Stavanger botaniske hage hatt samarbeid med Rogaland Arboret om felles database for hagenes plantesamlinger. Denne databasen er lokalisert i Stavanger kommune.

I 2008 overtok Arkeologisk museum i Stavanger (AmS) rollen til Bioforsk i trekantsamarbeidet. Fra 2009 ble museet en del av Universitetet i Stavanger. Den vitenskapelige ressursen til de to hagene (Stavanger botaniske hage og Rogaland Arboret) leies nå fra Arkeologisk museum ved UiS.