Institutionen bildades 1 januari 2013 genom att de två dåvarande Botaniska och Systemekologiska institutionerna slogs samman och fick namnet Institutionen för ekologi, miljö och botanik.

Botanik etablerades redan 1882 som en självständig institution med egen professur vid Stockholms universitet som vid den tiden hette Stockholms Högskola. Eugen Warming innehade professuren och blev Stockholms Högskolas och därför även Stockholms universitets första valda rektor. Botaniska institutionen flyttade senare till lokaler i Lilla Frescati som var särskilt byggda för verksamheten och invigdes 1964.

Systemekologiska institutionen har sitt ursprung i Askölaboratoriet, grundat 1961 av professor Lars Silén. I slutet av 70-talet flyttades resurser till Stockholms universitet för att fortsätta marin ekosystemforskning, med en professur i marin ekologi. 1989 bildades Systemekologiska institutionen, med professurer i marin ekologi, marin ekotoxikologi, brackvattensekologi, och naturresurshushållning.

År 2013 bildades Institutionen för ekologi, miljö och botanik genom samgående av de båda institutionerna. Ett par år senare, under sommaren 2015, flyttade institutionen samman i nybyggda lokaler i Arrheniuslaboratorierna. Institutionen bedriver i dag en bred forskning och undervisning med professurer inom forskningsämnena marin ekotoxikologi, marin ekologi, växtekologi, växtfysiologi och växtsystematik.