Основоположником физиологии растений был итальянский врач и биолог М. Мальпига. В XVII–XVIII вв. он и английский ботаник Гейлс создали ряд трудов по данной теме. Термин «физиология растений» предложил в своем трактате Ж. Сенебье, обобщивший все известные данные по данной дисциплине.
Основные разделы науки обособились в XIX веке, с этого времени физиология растений подразделяется на фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание, транспорт веществ, устойчивость и др. В первой половине ХХ в. физиология растений развивалась в направлении биохимических механизмов дыхания и фотосинтеза, физиологии клеток и экспериментальной морфологии.
Следующим этапом развития науки стало появление новых дисциплин — микробиологии и агрохимии. Биохимия в содружестве с молекулярной биологией, анатомией и генетикой растений, биофизикой и другими науками позволили совершить качественный прорыв в понимании природы и механизмов развития растительных организмов.