Через год после открытия Императорского Казанского университета в 1805 году профессор К. Ф. Фукс начал читать в университете курс естественной истории и ботаники и основал при университете первый ботанический сад. С 1820 по 1867 год ботанику в университете преподавали последовательно профессора В. И. Тимьянский, Э. А. Эверсманн, А. А. Бунге, П. Я. Корнух-Троцкий, А. О. Янович. Их усилиями (особенно П. Я. Корнух-Троцким) в университете был создан крупный гербарий, укреплена материальная база ботанического кабинета, на берегу озера Кабан основан второй ботанический сад. С этим временем связано и начало ботанических исследований в Казанском университете.

В 1867 году кафедру ботаники в университете возглавил профессор Н. Ф. Леваковский, в 1869 году при университете было учреждено Общество естествоиспытателей. С этого времени началось активное развитие ботанических исследований. Н. Ф. Леваковский проводит цикл экспериментальных исследований взаимоотношений между растениями, изучает значение скорости поглощения семенами влаги из почвы для успешности их в конкурентной борьбе, исследует влияние внешней среды на процессы изменчивости растений. Фактически он основал Казанскую школу экологической физиологии растений и сформировал основы направлений экспериментальной морфологии растений, экспериментальной экологии и экспериментальной фитоценологии. Н. Ф. Леваковский привлек к ботаническим исследованиям в Казанском университете многих выдающихся молодых ученых, в том числе О.О. Баума, С.М. Смирнова, Ю.К. Шелля, П.Н. Крылова,, С. И. Коржинского, А. Я. Гордягина, которые в дальнейшем своими исследованиями основали Казанскую геоботаническую школу, причем роль главных ее основателей принадлежит П.Н. Крылову, С.И Коржинскому и А.Я. Гордягину.

П.Н. Крылов с 1873 по 1885 год работал в качестве ученого садовника в ботаническом саду Казанского университета. В своей основной работе «Матариалы к флоре Пермской губернии», опубликованной в 4-х выпусках в 1877-1885 годы, он предложил и обосновал понятие «растительная область» и выделил и охарактеризовал физико-географически и флористически 4 растительных области в Пермской губернии: альпийскую, каменистую, лесную и лесостепную.

С.И. Коржинский, проработав в Казанском университете после его окончания всего лишь с 1885 по 1888 год, тем не менее: в своем основном труде «Северная граница черноземно-степной области восточной полосы европейской России в ботанико-географическом и почвенном отношении» 2-х частях (1888, 1891) и других работах, выполненных им в Казанский период его деятельности, сформулировал и обосновал основные теоретические положения, на базе которых в дальнейшем развивалась не только Казанская геоботаническая школа, но в значительной мере и вся Российская геоботаника.

С 1871 г. на кафедре ботаники Казанского университета работал Н.В. Сорокин, с 1888 по 1901 год он возглавлял кафедру ботаники. Н.В. Сорокин вел активную научно-исследовательскую работу в области микологии и фактически стал основоположником Казанской микологической школы. В 1882-1886 годы он опубликовал 4-х томный труд «Растительные паразиты как причина заразных болезней животных и человека».

Огромная роль в формировании основ Казанской геоботанической школы и развитии геоботанических исследований в России принадлежит А. Я. Гордягину, окончившему Казанский университет в 1888 году и проработавшему в Казанском университете с 1888 до по 1932 год (за исключением Саратовского периода 1909-1914 годов), в том числе с 1901 по 1932 годы в качестве заведующего кафедрой. На огромном пространстве Западной Сибири А.Я. Гордягин  описал почвы и растительность и в 1900 и 1901 годы опубликовал 2-х-томный труд «Материалы для познания почв и растительности Западной Сибири. А.Я. Гордягин первым в России стал использовать статистические методы в биометрических и геоботанических исследованиях, экспериментально изучил зимнее испарение древесных пород, всегда стремился связать свою научную деятельность с решением практических задач.

С 1904 г. на кафедре ботаники работал К. С. Мережковский. Он публиковал работы по альгологии и лихенологии, основал в Казанском университете лихенологическое направление и создал крупный лихенарий.

А.Я. Гордягин в 1921 году опубликовал работу «Растительность Татарской Республики», в которой дал обстоятельное описание флоры и растительности на территории Республики. В 1933 году была опубликована последняя работа А.Я. Гордягина «Растительность, осадки, эрозия и наводнения», в которой большое внимание уделяется рассмотрению циклических явлений в природе и возможности прогнозирования природных явлений. В своих публикациях А.Я. Гордягин обстоятельно рассмотрел многие узловые вопросы геоботаники как науки о растительном покрове и внес большой вклад в разработку теоретических основ геоботаники. 

А. Я. Гордягин вырастил большое количество учеников, разлетевшихся по всей России, многие из которых стали известными ботаниками. В самой Казанской геоботанической школе основными продолжателями дела своего учителя стали В. И. Баранов, М. В. Марков и В. С. Порфирьев, которые внесли большой вклад в дальнейшее развитие теоретических и методических основ Казанской геоботанической школы.

Окончивший в 1913 году Казанский университет В. И. Баранов сначала работал на кафедре ботаники университета, а в 1918 году поступил в аспирантуру в Томский университет и впоследствии, работая после окончания аспирантуры в Омском сельскохозяйственном институте и в Пермском университете, до 1932 года проводил масштабные почвенно-геоботанические обследования в Западной Сибири, на Восточном Алтае и в Монголии.

В 1932 году кафедра ботаники Казанского университета была разделена на кафедру ботаники, которую возглавил В.И.Баранов, и кафедру физиологии растений, которую возглавил А.М.Алексеев.

В.И.Баранов продолжал проводить геоботанические исследования на Урале, в Западной Сибири, в Кировской области, в Башкирии и в Татарстане, проводил геоботанические описания торфяников и карстовых воронок в Зеленодольском районе Татарстана. В.И.Баранов подготовил много новых ботанических лекционных спецкурсов и большое количество иллюстраций к ним в виде настенных таблиц и ландшафтных картин.

С 1939 года В.И. Баранов все более увлекается палеоботаническими исследованиями. Начиная с 1942 года, он публикует ряд сводок по верхнемеловой и третичной флорам на территории СССР.

М.В. Марков, по окончании в 1924 году одновременно Казанского университета и Казанского института сельского хозяйства и лесоводства. С 1924 он начал работать на кафедре ботаники Казанского университета, в 1925-1929 годы провел экспедиционные геоботанические исследования в Закамских районах Татарской АССР, в результате которых был собран большой и полноценный материал, характеризующий лесную, степную и сорно-полевую растительность Закамья Татарии. В 1932-1933 годы М. В. Марков руководил инвентаризацией лугов (сенокосов и пастбищ) в Татарской АССР. В 1936-1937 годы М.В. Марков изучает природные условия развития растительности в пойме р. Волги близ г. Ульяновска. Материалы этих исследований стали основой докторской диссертации М. В. Маркова, защищенной в 1939 году, и были в 1938 и 1950 годах опубликованы в печати. 

В годы Великой Отечественной войны В. И. Баранов и М.В.Марков активно включились в работу по изысканию сырьевых ресурсов местной флоры.

В 1945 году кафедра ботаники Казанского университета была разделена на две кафедры: кафедру систематики растений, которую возглавил В. И. Баранов, и кафедру геоботаники, которую возглавил М. В. Марков.

В 1946 году В.И. Баранов провел геоботаническое обследование самого крупного в Татарстане болота «Кулигаш», а с 1947 года начинает систематически осуществлять в разных местах на территории СССР собственные сборы ископаемой флоры с последующим ее изучением. В 1959 году им была опубликована монография «Этапы развития флоры и растительности в третичном периоде на территории СССР». В. И. Баранов своими палеоботаническими исследованиями фактически основал Казанскую палеоботаническую школу, продолжателями которой стали его ученики Л.М. Ятайкин, К.В. Николаева, В.Т. Шаландина, Л.Л. Байгузина и др.

Казанскую геоботаническую школу к этому времени уже возглавляет профессор М. В. Марков. В 1946 году он опубликовывает книгу «Луга Татарской АССР (сенокосы и пастбища)», а в 1944-1948 годы организует и возглавляет четыре комплексные экспедиции по изучению флоры и растительности пойм рек Волги и Камы в пределах ТАССР. Результаты этих исследований опубликованы в двух томах Ученых записок Казанского университета позже (Марков с сотрудниками, 1955). В 1948 году М. В. Марков опубликовал книгу «Растительность Татарии».

Перед созданием в 1955-1957 годах Куйбышевского водохранилища В.И. Баранов, провел обследование торфяников в пойме Волги, а М.В. Марковым с сотрудниками (М.И. Фирсова, Н.М. Куликова, Ю.З. Кулагин и др.) был выполнен цикл исследований по изучению влияния подтопления на луговую и лесную растительность.

С 1953 года по окончании Казанского университета на кафедре геоботаники начал работать в должности ассистента Е.Л. Любарский. В 1954-1956 годы он обследовал луга в пойме малой реки Мёши на территории Татарской АССР. В процессе этих исследований Е.Л. Любарский произвел почвенно-геоботаническое описание лугов в пойме реки Меши, составил геоботаническую карту поймы реки Меши, изучил взаимоотношения между луговыми злаками, изучил смены растительных сообществ по мере постепенного вертикального нарастания поймы, произвел производственный опыт по удобрению лугов с самолета с расчетом экономического эффекта этого мероприятия.

В 1959 году Е.Л. Любарский со студентами провел геоботаническое обследование территорий очагов клещевого энцефалита в Удмуртии и изучил смены типов леса в Южной Удмуртии.

В 1962 году в Московском издательстве «Высшая школа» вышел в свет учебник М.В. Маркова «Общая геоботаника».

На кафедре геоботаники все большее внимание уделялось стационарному и экспериментальному изучению взаимоотношений между растениями в растительном сообществе, развитию экспериментальной геоботаники и использованию статистических методов в процессе проводимых исследований и обработки полученных материалов. В феврале 1962 года по инициативе М.В. Маркова в Казанском университете была проведена первая Всесоюзная конференция по экспериментальной геоботанике и впоследствии вышли два сборника: «Взаимоотношения растений в растительном сообществе» (1964) и «Экспериментальная геоботаника» (1965).

В 1964 году произошло объединение кафедры геоботаники и кафедры систематики растений. Объединенную кафедру ботаники возглавил М.В.Марков.

К этому времени на объединенной кафедре ботаники учениками В.И. Баранова развивались активные исследования в области палеопалинологии (Л.М. Ятайкин, К.В. Николаева, В.Т. Шаландина, Л.Л. Байгузина и др.) и цитоэмбриологии (Н.Г. Афанасьева, А.Г. Смирнов, А.П. Ситников), а в геоботанической половине кафедры сформировались в русле Казанской геоботанической школы два направления: агрофитоценологическое под руководством М.В.Маркова и направление исследований в области экологии вегетативно-подвижных растений под руководством Е.Л. Любарского.

В апреле 1967 года М.В. Марков организует в Казани первое межвузовское совещание по вопросам агрофитоценологии. На этом совещании окончательно оформилась новая наука Агрофитоценология, а М.В. Марков получил всеобщее признание как ее основоположник. В 1972 году вышел в свет учебник М.В. Маркова «Агрофитоценология». В 1975 году опубликован сборник под редакцией М.В Маркова «Агрофитоценологическое исследование паров как предшественников озимой ржи».

С конца 50-х – начала 60-х годов ХХ века  проводится под руководством Е.Л. Любарского большой цикл исследований экологии вегетативно-подвижных растений, По этой проблеме Е.Л. Любарским и его сотрудниками опубликовано большое количество статей, в 1967 году опубликована монография Е.Л. Любарского «Экология вегетативного размножения высших растений». Результатом этой работы стали оригинальные теоретические разработки, новые понятия, новые методы исследования и статистической обработки материалов в экологии и фитоценологии. В 1969 году Е.Л. Любарский защитил докторскую диссертацию на тему «Длиннокорневищные растения в биогеоценозе».

С 1969 по 1971 год под руководством Е.Л. Любарского и С.И. Зарубина совместно со студентами кафедры проведено геоботаническое обследование кормовых угодий в степных районах Бурятской АССР.

Начиная с 60-х – 70-х годов ХХ века на кафедре ботаники и в агрофитоценологическом направлении, и в направлении экологии вегетативно-подвижных растений развертываются популяционно-экологические исследования, в процессе которых изучается структура и динамика ценопопуляций вегетативно-подвижных растений (Е.Л. Любарский, Т.Н. Добрецова, В.И. Полуянова и др.), однолетних и малолетних растений (С.А. Маркова, Т.Н. Добрецова, А.С. Казанцева и др.), разрабатываются теоретические и методические аспекты популяционной ботаники. С этого времени кафедра ботаники Казанского университета становится одним из ведущих центров становления в стране популяционно-ботанического направления исследований.

Е.Л. Любарским разработаны принципы и методы морфоструктурного и пространственноструктурного анализа ценотических популяций, в том числе и «метод популяционного поля» и вместе с сотрудниками и студентами проведен цикл экспедиционных, стационарных и экспериментальных исследований ценопопуляций вегетативно-подвижных растений. Результаты этих исследований изложены в большой серии статей и в монографии Е.Л. Любарского «Ценопопуляция и фитоценоз», опубликованной в 1976 году.

К 70-м годам ХХ века в процессе развития Казанской геоботанической школы постепенно сформировались ее основные принципы и характерные особенности:

1. Изучение растительности в тесной связи с изучением почвенных условий.

1. Связь научных исследований с решением практических задач.
2. Активное применение математических методов исследования.
3. Приверженность к доминантно-флористической классификации растительных сообществ как наиболее адекватной существу классифицируемых объектов.
4. Использование методов экологической и динамической ординации растительных сообществ.
5. .Постоянный интерес к изучению взаимоотношений между растениями в растительном сообществе.
6. Всестороннее изучение ценотических популяций видов растений, слагающих растительное сообщество.
7. Развитие экспериментальной фитоценологии.
8. Интерес к истории самой Казанской геоботанической школы.

С 1974 года по 1999 год включительно кафедрой ботаники заведовал профессор Е.Л. Любарский, с 2000 по 2014 год – доцент А.П. Ситников. С середины 70-х годов Е.Л. Любарский фактически возглавляет Казанскую геоботаническую школу.

Под руководством М.В. Маркова, перешедшего в 1974 году на должность профессора-консультанта, на кафедре ботаники активно продолжались агрофитоценологические исследования. В 1978 году вышла коллективная монография «Агрофитоценоз, его специфика и структура». В своих последних работах «Ботаника в Казанском университете за 175 лет» (1980) и «Агрофитоценоз как биосистема» (1983) М.В.Марков уделяет особое внимание истории, содержанию и перспективам агрофитоценологических исследований.

Начиная с 80-х годов ХХ века объем агрофитоценологических исследований в Казани несколько уменьшился, однако они продолжаются учениками М.В. Маркова. В 2000 году опубликована книга «М.В. Марков. Избранные труды» Но самый главный результат Казанского агрофитоценологического направления заключается в том, что оно дало мощный импульс интенсивному развитию агрофитоценологических исследований на всей территории СССР – СНГ.

С 1972 по1984 год под руководством Е.Л. Любарского кафедрой ботаники Казанского университета совместно с Татарским филиалом Волгогипрозема проведено сплошное геоботаническое обследование луговых угодий Татарстана.

С конца 70-х годов до середины 80-х годов Е.Л. Любарский и аспирант И.Ю. Никитин провели цикл исследований по научному обоснованию разработки проекта целевой оптимизации растительного покрова (формирование фитофильтра) для доочистки воздуха в зоне экологического влияния Нижнекамского шинного завода и озеленения цехов завода. За разработку и реализацию проекта формирования фитофильтра в зоне экологического влияния Нижнекамского шинного завода в 1885 году Е.Л. Любарский и И.Ю. Никитин награждены бронзовыми медалями ВДНХ и ценными подарками.

В этот период на кафедре ботаники активно продолжаются под руководством Е.Л. Любарского исследования ценопопуляций вегетативно-подвижных растений и под руководством М.Вит. Маркова - малолетних и однолетних растений. В 1976-1998 годы помимо многочисленных статей опубликован и ряд обобщающих монографий о популяционных исследованиях Казанских ботаников: «Ценопопуляция и фитоценоз» (Е.Л. Любарский, 1976), «Структура ценопопуляций вегетативно-подвижных растений» (Е.Л. Любарский, В.И, Полуянова, 1984), «Популяционная биология растений» (М.Вит. Марков, 1986), «Популяционная биология розеточных и полурозеточных малолетних растений» (М.Вит. Марков, 1990), «Подорожники Республики Татарстан» (С.Е. Любарский, 1998).

 Круг объектов популяционных исследований постепенно расширяется за счет видов растений древесных (К.К. Ибрагимова), эфемероидов (Н.В. Саидова), орхидных (М.Б. Фардеева), эфедровых (Ц. Батцэрэн) и др.

В Казанской геоботанической школе всегда уделяется большое внимание развитию доминантно-флористической классификации и экологической ординации растительных сообществ.

Кафедра ботаники тесно сотрудничает с Ботаническим институтом АН Монголии в геоботаническом обследовании растительности Монголии. Под руководством Е.Л. Любарского три аспирантки из Монголии И. Тувшинтогох в 2001 г, Ц. Батцэрэн в 2012 г., М. Уртнасан, в 2016 г. защитили кандидатские диссертации:

Всего Е.Л. Любарский подготовил через аспирантуру 14 кандидатов биологических наук, двое из них, И.Ю. Никитин и М.Б. Фардеева, впоследствии стали докторами биологических наук.

В этот период учениками проф. В.И. Баранова опубликован ряд итоговых монографий казанских палеопалинологов (Л.М. Ятайкин, В.Т. Шаландина. История растительного покрова в районе Нижней Камы с третичного времени до современности, 1975; Л.М. Ятайкин, Л.Л. Байгузина, К.В. Николаева, В.Т. Шаландина. История растительного покрова северной части Среднего Поволжья в плиоцене и антропогене, 1980; К.В. Николаева. История растительного покрова Печорского Приуралья в антропогене, 1981) и цитоэмбриологов (Н.Г. Афанасьева, Эмбриология вероник р. Veronica L, 1976; А.Г. Смирнов. Женский гаметофит покрытосеменных и его эволюция, 1982.).

Казанские ботаники в 1979-2000 годы выпустили ряд определителей и флористических справочников: «Определитель растений Татарской АССР» под ред. М.В. Маркова (1979), «Краткий определитель листостебельных мхов Татарской АССР (Н.П. Арискина, 1978), «Определитель лишайников Татарской АССР» (Н.Р. Малышева, А.Г. Смирнов,1982), «Дикорастущие съедобные растения Татарии» (Р.Г. Иванова, 1987), «Словарь – справочник по флоре Татарии»  (Р.Г. Иванова, 1988), «Зеленая аптека Татарии» (Л.С. Соболева, И.Л. Крылова, 1990), флористическая сводка «Сосудистые растения Татарстана» (О.В. Бакин, Т.В. Рогова, А.П. Ситников, 2000), и др.

Казанские ботаники активно участвуют в охране растительного мира. В 1989 была создана Ассоциация ботаников Поволжья с целью защиты растительного мира в бассейне реки Волги. Председателем Координационного комитета Ассоциации избран проф. Е. Л. Любарский.

В 1995 г. при активном участии Казанских ботаников вышла в свет «Красная книга Республики Татарстан: животные, растения, грибы» (заместитель главного редактора и научный редактор разделов «Растения» и «Грибы» – проф. Е. Л. Любарский), В 2006 г. «Красная книга Республики Татарстан: животные, растения, грибы» вышла вторым изданием.  Подготовлено к печати третье издание Красной книги РТ.

Е. Л. Любарский, А.П. Ситников и другие ботаники кафедры активно участвовали в работе 1-й (1994) и 2-й (2002) Татарстанских республиканских научно-практических конференций, посвященных формированию и развитию системы ООПТ в Республике Татарстан. Решения этих конференций успешно реализуются и в настоящее время. На их основании руководством РТ, принята «Концепция развития системы ООПТ в РТ».

В настоящее время в Лениногорском районе Республики Татарстан по инициативе Е.Л. Любарского и других ботаников основан степной заказник, решается вопрос о создании степного заповедника.

В течение 12 лет с 1996 по 2008 годы проф. Е.Л. Любарский по совместительству работал в Казанском юридическом институте МВД РФ, где преподавал экологическое право и опубликовал ряд учебников и учебных пособий по этому предмету.

Гербарий кафедры ботаники, пополнявшийся на протяжении всей истории кафедры, зарегистрированный в международной базе данных «The Index Gerbariorum» под акронимом KAZ, насчитывающий сегодня свыше 110 тысяч единиц хранения, в 1991 году был выделен из состава кафедры ботаники и включен на правах ботанического отдела в состав Зоологического музея Казанского университета, в 1997 году получил статус самостоятельного Ботанического музея университета, в 2016 году организационно вошел в состав реорганизованного Комплекса музеев Казанского университета.

Более подробно с историей кафедры ботаники можно ознакомиться в книгах М.В. Маркова «Ботаника в Казанском университете за 175 лет» (1980) и Е.Л. Любарского «Казанская геоботаническая школа» (2013).

1 сентября 2014 года кафедра ботаники и кафедра физиологии растений объединены в кафедру ботаники и физиологии растений. Заведует кафедрой доктор биологических наук профессор О.А. Тимофеева.

В настоящее время научные исследования ботаниками кафедры ведутся в области агрофитоценологии, популяционной экологии растений и альгологии.