Основателями дендрария являются учёный-садовод и селекционер М. А. Лисавенко и доктор сельскохозяйственных наук З. И. Лучник.
Первые экземпляры деревьев были посажены в конце 1930-х годов на территории Горного Алтая. А в 1953 году часть из них привезли в Барнаул и стали формировать дендрарий.
За годы работы здесь удалось испытать большое количество растений как местной флоры, так и пород из других флористических областей — Европы, Северной Америки и Азии.
К 1998 году в коллекции дендрария насчитывалось более 1100 ботанических видов, гибридов, сортов деревьев и кустарников.
Барнаульский дендрарий сформирован по эколого-географическому принципу и разбит на отделы, в каждом из которых собраны растения из определённого региона: отдел гибридов, форм и сортов; цветник; отдел Дальнего Востока; отдел Средней Азии и Казахстана; отдел центральной полосы европейской части России; отдел Восточной Сибири; отдел Западной Сибири; отдел Северной Америки; деревья и кустарники из Японии, Китая и Кореи.