В 1934—1935 гг. на территории бывшей Хлебной площади был заложен Сад пионеров, который позднее переименовали в Сад юного мичуринца. Здесь проводились открытые уроки природоведения, ботаники и биологии.

В 1946 году появилась идея реорганизации зеленой зоны в Дендрологический парк-выставку Екатеринбурга. Разработку проекта поручили архитектору В. Емельянову, и через два года жители города смогли увидеть обновленный Сад. Тогда он занимал площадь около гектара, включая тепличное хозяйство-питомник. 

Вскоре здесь стали проводиться выставочные мероприятия, где можно было не только любоваться цветами и клумбами, но и приобрести семена или саженцы. Из южных городов начали завозить нехарактерные для данного климатического пояса виды растений и деревьев. 

В 1947 году в Дендропарке установили фонтан. Массивная чугунная чаша была отлита на Уральском заводе химического машиностроения. Высота фонтана — 7 метров, объем бассейна — 400 куб.м.

К 90-м годам XX века площада парка составляла 7,5 га. Под оранжереи, называемые зимними садами, было выделено около трети гектара.

В 2009 году Дендропарк благоустроили.