Il settore Botanica si occupa degli aspetti inerenti la vegetazione e la flora del Cantone Ticino.
La posizione geografica, la varietà di climi e di suoli, le notevoli differenze di altitudine e le complesse vicende geo-storiche hanno contribuito a determinare in Ticino una pregevole diversità vegetazionale e floristica.
Il Ticino, quinto cantone per estensione della Svizzera (6,8% della superficie nazionale), è per queste ragioni al secondo posto (subito dopo il Vallese) per numero di specie vegetali. Sono presenti infatti oltre 2500 specie di piante vascolari spontanee, tenuto conto anche delle specie esotiche naturalizzate, a cui occorre aggiungerne altrettante coltivate nei giardini grazie alla particolare mitezza del clima. Inoltre, ben una novantina di specie della flora nazionale sono presenti in Svizzera nel solo Ticino e un'altra decina è diffusa in Ticino e in sole 2 o 3 altre località svizzere.

Il Cantone appartiene inoltre a una zona floristica d’incontro o sovrapposizione degli areali di distribuzione di specie appartenenti a tutti i 7 diversi elementi floristici europei. Così, varie essenze orientali e occidentali trovano proprio in Ticino il loro limite di diffusione. Ne consegue, che in territori talvolta assai circoscritti, come per esempio il Monte di Caslano, o il Monte San Giorgio, sono presenti piante dell’elemento floristico boreale-subalpino accanto a piante di quello submediterraneo. Storicamente la straordinaria varietà floristica del Cantone fu messa in evidenza già nel Settecento, coinvolgendo da allora numerosi botanici.

Oggi, come in passato, il settore Botanica indirizza il suo lavoro principalmente sul gruppo delle piante vascolari (pteridofite e spermatofite), coprendo tutte le sfere di attività del Museo (ricerca scientifica, conservazione, documentazione, divulgazione, formazione e consulenza). Dal 2020 una parte del lavoro si focalizza anche sulle briofite (muschi s.str., epatiche e antocerote). Per quanto concerne invece i diversi gruppi di alghe, l'attività in questo momento si limita unicamente alla conservazione dei reperti e alla documentazione.

Il settore Botanica inoltre collabora regolarmente con altri uffici e servizi dell’Amministrazione cantonale, così come con l’Ufficio di InfoFlora a Lugano, il Centro nazionale dei dati e delle informazioni sulla flora della Svizzera.