Denna vetenskap innefattar flera grenar eller delvetenskaper. Systematiken eller taxonomin artbestämmer och klassificerar växterna, växtmorfologin studerar deras byggnad, växtanatomin, deras inre struktur, vävnader och celler, embryologin deras individutveckling och växtfysiologin deras funktionssätt. Växtgeografin undersöker växternas utbredning och växtekologin deras samverkan med varandra och med djurarter i olika växtsamhällen. Paleobotaniken är vetenskapen om de utdöda växterna, pollenanalysen eller palynologin rekonstruerar försvunna växtsamhällens sammansättning med ledning av bevarade pollenkorn, som låter sig arbetsbestämmas.
Människor har alltid haft en empirisk kunskap om växterna i sin omgivning - ätliga, giftiga, läkande eller på annat sätt användbara. Mycket av denna finns bevrad i medeltidens och renässansens örtaböcker. En metodisk, vetenskaplig botanik uppstod dock först i början av 1700-talet. Flera försök gjordes att skapa ett klassifikationssystem som var logiskt, allmänt godtagbart och tillämpligt också på nyupptäckta arter; Linné lyckades. Det var han som skapade inte bara botanikens utan även zoologins internationella språk, den binära nomenklaturen, de latinska namnen. Under tiden fram till 1800-talets mitt fortsattes det arbete med att artbestämma växter som Linné och hans lärjungar inlett.
För Linné var begreppet släktskap rent formellt och betydde närmast likhet i uppbyggnad och fortplantning. Tanken att släktskapen också var verklig togs upp först av Darwin, som visade att besläktade arter verkligen hade gemensamma förfäder eller hade utvecklats ur varandra. Evolutionsbiologi och teknik - darwinism och mendelism - har sedan dess genomsyrat botaniken. Vår tids botanik är därför en rikt förgrenad vetenskap, inte bara ett räknande av ståndare och pistiller som i den forna skolbotaniken, där ett missförstått arv efter Linné vilat tungt in i vår tid. Linnés sexualsystem har dock visat sig hålla i sina huvuddrag. Eftersom könlös fortplantning (av botaniker kallad apomixis) är så vanlig bland växterna, är också ett typologiskt artbegrepp vanligt bland botanikerna.
Botanikens arbetsfält är givetvis växtriket. Detta har krympt betydligt under 1970-90-talen, nämligen genom att stora grupper s.k. bålväxter skilts ut från det. Det gäller då dels svamparna, dels bakterierna (inklusive cyanobakterierna eller de s.k. blågrönalgerna), som båda fått egna riken.