植物園（しょくぶつえん、英語：botanical garden, botanic garden）とは、単なる庭園ではなく、英語を直訳すれば「植物学庭園」となるように、大学や研究機関が植物学研究のために用いる植物（花卉・樹木）を、収集・分類・栽培し、さらにそれらの標本（押し葉標本など）を保管するための施設である。したがって、植物園は狭義の庭園（圃場）だけでなく、植物標本館（ハーバリウム）も園内に有する。
植物園は多くの機能をもつ（#役割と機能）。とりわけ遺伝資源収集の拠点、すなわち種子銀行として役割が大きい。一定の専門性をもつ植物園もあり、薬草（薬用植物）や香草のための薬園・ハーブ園、あるいは帰化植物や世界各地の植物、例えばサボテンなどの多肉植物、熱帯植物、高山植物などを栽培するための温室・日よけなどを備える場合もある。植物園は、公園と同様の憩いの場、あるいは観光施設として市民に開放されていることもあり、ツアー、教育展、美術展、図書室、野外演劇や演奏会のための場を提供することもある。環境保全（保全生態学）や持続可能性についての啓発活動が行われることもある。
植物園の歴史は極めて古い（#歴史的発展）。西洋の植物園の起源は、古代ギリシアのテオプラストス（アリストテレスの友人）によってつくられたリュケイオンの庭園にさかのぼり、その性質は現代の植物園と必ずしも異ならない。近代的な植物園の原型は、ルネサンス期の16世紀、イタリアのピサ大学に併設された植物園（ピサ植物園）にさかのぼる。18世紀後半、帝国主義が世界を席巻するなかで、プラントハンターによって世界各地の植物がヨーロッパに集められ、特にイギリスの、ロンドン近郊のキューにある王立植物園（キューガーデン）が中心地となった。
