Berawal dari gagasan Prof. Ir. Kusnoto Setyodiwiryo, Direktur Lembaga Pusat Penyelidikan Alam yang merangkap sebagai Kepala Kebun Raya Indonesia, dan I Made Taman, Kepala Lembaga Pelestarian dan Pengawetan Alam saat itu yang berkeinginan untuk mendirikan cabang Kebun Raya di luar Jawa, dalam hal ini Bali. Pendekatan kepada Pemda Bali dimulai tahun 1955, hingga akhirnya pada tahun 1958 pejabat yang berwenang di Bali secara resmi menawarkan kepada Lembaga Pusat Penyelidikan Alam untuk mendirikan Kebun Raya di Bali.
Berdasarkan kesepakatan lokasi Kebun Raya ditetapkan seluas 50 ha yang meliputi areal hutan reboisasi Candikuning serta berbatasan langsung dengan Cagar Alam Batukau. Tepat pada tanggal 15 Juli 1959 Kebun Raya “Eka Karya” Bali diresmikan oleh Prof. Ir. Kusnoto Setyodiwiryo, Direktur Lembaga Pusat Penyelidikan Alam sebagai realisasi SK Kepala Daerah Tingkat I Bali tanggal 19 Januari 1959 No. 19/E.3/2/4.
Nama “ Eka Karya ” untuk Kebun Raya Bali diusulkan oleh I Made Taman. “ Eka ” berarti Satu dan “ Karya ” berarti Hasil Kerja . Jadi “ Eka Karya ” dapat diartikan sebagai Kebun Raya pertama yang merupakan hasil kerja bangsa Indonesia sendiri setelah Indonesia merdeka. Kebun raya ini dikhususkan untuk mengoleksi Gymnospermae (tumbuhan berdaun jarum) dari seluruh dunia karena jenis-jenis ini dapat tumbuh dengan baik di dalam kebun raya. Koleksi pertama banyak didatangkan dari Kebun Raya Bogor dan Kebun Raya Cibodas, antara lain Araucaria bidwillii , Cupresus sempervirens dan Pinus masoniana . Jenis lainnya yang merupakan tumbuhan asli daerah ini antara lain Podocarpus imbricatus dan Casuarina junghuhniana .
Sejak resmi berdiri, perkembangan Kebun Raya “Eka Karya” Bali selalu mengalami pasang surut dengan silih bergantinya pengelolaan, yaitu antara Dinas Kehutanan Propinsi Bali dan Kebun Raya sendiri. Pengelolaan Kebun Raya sempat dua kali dititipkan pada Dinas Kehutanan Propinsi Bali, yaitu pada 15 Juli 1959 – 16 Mei 1964 dan setelah peristiwa G 30 S/PKI (1966 – 1975). Pengelolaan kebun secara langsung oleh staf kebun raya dilakukan juga selama 2 periode, yakni sejak 16 Mei 1964 – Desember 1965 dan 1 April 1975 hingga sekarang.
Sejak tahun 1964 hingga saat ini, Kebun Raya “Eka Karya” Bali telah mengalami 11 kali pergantian kepemimpinan dengan berbagai pembaharuan. Di bawah kepemimpinan I Gede Ranten, B.Sc. (1975 – 1977), luas kebun raya bertambah hingga 129,2 ha. Perluasannya diresmikan oleh Ketua Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia saat itu yaitu Prof. Dr. Ir. Tubagus Bachtiar Rifai pada tanggal 30 April 1976 yang ditandai dengan penanaman Chamae cyparis obtusa.
Di bawah kepemimpinan Ir. Mustaid Siregar, M.Si (2001 – 2008) luas kebun raya bertambah lagi menjadi 157,5 ha. Saat ini (2009 – ) Kebun Raya Bali dipimpin oleh Ir. I Nyoman Lugrayasa. Meski pada awal berdirinya ditujukan untuk konservasi tumbuhan berdaun jarum (Gymnospermae), kini Kebun Raya yang berada di ketinggian 1.250 – 1.450 m dpl dengan suhu berkisar antara 18 – 20°C dan kelembaban 70 – 90% ini berkembang menjadi kawasan konservasi ex-situ tumbuhan pegunungan tropika kawasan timur Indonesia. Statusnya saat ini adalah Unit Pelaksana Teknis Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya “Eka Karya” Bali (SK Kepala Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia No. 1019/M/2002, tanggal 12 Juni 2002) dan Kawasan Dengan Tujuan Khusus sebagai Hutan Pendidikan dan Penelitian bagi peruntukan Kebun Raya “Eka Karya” Bali (UU No. 41 Tahun 2000 serta SK Menteri Kehutanan No. 6311/Kpts-II/2002, tanggal 13 Juni 2002). Dengan ribuan koleksi tanaman yang tidak hanya berasal dari Indonesia, Kebun Raya “Eka Karya” Bali sebagai sebuah lembaga konservasi ex – situ tumbuhan merupakan tempat yang sesuai untuk kegiatan penelitian, pendidikan dan wisata.
