Проект дендрария был составлен известным итальянским архитектором и художником Анжело Кампиони.
Вынос проекта дендрария в натуру в течение 1849–1863 гг. осуществил русский ботаник и садовод Эдуард Федорович Рего. Под руководством Э. Ф. Рего в 1847 г. был основан дендрарий под первоначальным названием «древесный питомник» на площади размером 8 десятин 48 кв. саженей. В 1847 г. дендрарий был засажен местными породами.
В 1850 г. были значительно расширены масштабы дендрологического сада и намечены к выращиванию 213 видов деревьев и кустарников, имеющих большое значение для облесения и озеленения населенных мест.
В 1851 г. начались посадки дендрологического материала на постоянное место. Основные породы размещались на 18 кварталах, расположенных в средней части дендрологического сада. Посадочным материалом служили сеянцы и саженцы, выращенные на месте, в питомнике института, а также и готовый посадочный материал, выписанный из разных садовых и учебных заведений. Особенно много растений было завезено из Риги, Одессы, Пензы.
С 1852 г., когда на должность заведующего дендрологическим питомником, как тогда назывался сад, был назначен профессор Рего, известный садовод и ботаник, учебником которого пользовалось много поколений агрономов и лесоводов, организация сада была поставлена на высокий научный уровень. Работа профессора Рего по заведованию садом продолжалась с 1852 по 1863 г. В это время сад наряду с учебно-вспомогательным профилем получил научно-исследовательское направление. Здесь начались работы по изучению свойств выращиваемых деревьев и кустарников, техники их выращивания, причем особенное внимание уделялось тем породам, которые имеют большое значение для создания лесных изгородей и опушек, защитных лесных посадок и озеленения населенных мест. Попутно велись фенологические наблюдения, изучалась морозоустойчивость, собирался необходимый материал для акклиматизации редких древесных пород – экзотов.
Ко времени полной организации сада в 1859 г. здесь насчитывалось 280 видов и разновидностей древесных кустарниковых пород.
После закрытия в 1863 г. Горецкого земледельческого института и перевода его в Петербург дендрологический сад утратил свое прежнее значение.
В 1919 г. Горецкий земледельческий институт был восстановлен под названием Горецкого сельскохозяйственного института. В его составе в первый же год был открыт лесной факультет.
Кафедра общего лесоводства лесного факультета начиная с 1921 г. приступила к созданию учебно-вспомогательных учреждений, необходимых для проведения на высоком уровне учебных занятий по лесоводству. Одним из таких важнейших учреждений явился дендрологический сад, который к этому времени представлял собой неприглядную картину.
Площадь сада, распланированная при его закладке, по ландшафтному стилю представляла собой беспорядочное насаждение. Во всех направлениях были проложены как проезжие, так и пешеходные дороги. Сад использовался для выпаса разного скота, часто окрестные жители водили сюда в ночное время лошадей, разводили огонь, вырубали на разные потребности без всякого разбору деревья и кустарники.
К моменту восстановления института многие участки в дендрарии были вырублены и распаханы. В 1925 г. в Горках на базе Горецкого и Минского сельскохозяйственных институтов была создана Белорусская сельскохозяйственная академия имени Октябрьской революции.
Путем детального обследования сада и инвентаризации сохранившихся пород удалось обнаружить только 91 вид деревьев и кустарников из 280 числившихся на день завершения организации сада, а остальные бесследно исчезли.
В результате проведенных мероприятий в 1925 г. восстановлена планировка парка, очищены аллеи шириной до 3 м, уничтожены случайные дорожки, вырублены больные деревья, оставшиеся в парке – зарегистрированы и обозначены на месте этикетками.
В 1926 г. на территории Горецкого ботанического сада был заложен древесный питомник кафедры частного лесоводства, которым заведовал профессор А. В. Костяев. К началу 30-х гг. в дендрарии насчитывалось уже 168 видов и форм древесных растений. В сильные зимние морозы 1939–1940 гг. в дендрарии погибло множество экзотов, главным образом представителей флоры Северной Америки. Большой ущерб дендрарию нанесла немецко-фашистская оккупация. Ряд участков был вырублен, некоторые распаханы.
Первые посадки после упорядочения сада были начаты в 1926 г., когда в кварталах № 4, 5, 6, 11, 15, 16, 17 и 9 было посажено 23 новых вида древесных и кустарниковых пород. Размещение новых пород в 1927 г. проводилось в основном в северо-западной части нижнего участка. Здесь были посажены такие ценные породы, как дуб красный, береза граболистная, береза бумажная, ясень маньчжурский, коллекция лиственниц и др. – около 50 новых пород. В 1928 г. были проведены новые посадки в значительном масштабе.
В первые послевоенные годы посадки производились бессистемно. В течение нескольких лет уход за дендрарием осуществлял директор библиотеки БГСХА Д. Р. Новиков. Он создал небольшие питомники и плантации, расставил этикетки, установил ограждение по периметру дендрария. Им создан Дендрологический парк, который в настоящее время является памятником природы Беларуси. Он проводил большую работу по изучению эколого-биологических свойств древесных растений, особенностей их плодоношения в местных условиях, влияния ряда микроклиматических показателей на процесс естественного возобновления различных деревьев и кустарников. Особая роль отводилась хвойным породам. Наиболее широко было показано разнообразие сосен, лиственниц, елей, пихт, кедров, дугласий.
С 1978 г. руководителями Ботанического сада стали Г. И. Маргайлик и Л. А. Кирильчик. С этого года и начались планомерные работы по реконструкции старинного Горецкого дендрария. Г. И. Маргайликом, Л. И. Кирильчик были выполнены ландшафтные работы, вырубка малоценной поросли. Проведена идентификация видов, ландшафтная таксация растительных фондов.
На основании коллекционных фондов дендрария Горецкого ботанического сада Г. И. Маргайлик, Л. А. Кирильчик выделили следующие показатели интродукции: возраст интродуцентов, характер облиственности, устойчивость к неблагоприятным факторам, интенсивность размножения, диапазон практического применения, фенологические циклы. В 2007 году дендрарию был присвоен статус ботанический памятник природы республиканского значения. Памятник природы республиканского значения «Дендрологический парк» представляет собой большую ценность как учебно-познавательный и просветительный объект, имеющий культурно-историческое и научное значение. Он широко используется для проведения экскурсий и других мероприятий, связанных с экологическим образованием и воспитанием молодежи.
