La prima idea di un grande giardino sulla riva ovest del torrente Parma si deve a Ottavio Farnese, duca di Parma e Piacenza. Scelta Parma come capitale, a metà del XVI secolo Ottavio decise di stabilire la sua residenza fuori dal centro storico, a rimarcare la propria indipendenza dalla nobiltà cittadina. Nella zona oltre il torrente unì dunque diverse aree ortive e ne fece il parco di una villa a sua volta ottenuta da un'antica pusterla. Tra il 1559 e il 1564 venne “improntato” a giardino all’italiana da Jacobo Barozzi detto il Vignola.

Nel Parco trova posto il Palazzo Ducale, imponente residenza dei Duchi, sempre su disegno del Vignola. Sul finire del secolo, il giardino venne arricchito con siepi di rosmarino e mirto, e poi querce, platani e abeti fatti giungere appositamente dall'Appennino modenese. Non mancavano gli alberi da frutta e gli orti, oltre a moltissimi agrumi in vaso, importati dalla riviera di Salò e dalla Liguria e custoditi in inverno in capanni riscaldati. Peschiere e boschetti, inoltre, rifornivano la corte di pesce fresco e selvaggina. La costruzione della peschiera a ovest fu voluta da Ranuccio II che, nel 1690, volle rappresentarvi una fastosa naumachia per festeggiare le nozze del suo primogenito Odoardo con la figlia dell'Elettore Palatino.
L'estinzione della casata dei Farnese, nel 1731, comportò il totale degrado del giardino. Addirittura, nel 1745, durante la guerra di Successione austriaca, gli alberi secolari del giardino vennero tagliati e bruciati per alimentare i fuochi delle truppe occupanti.

Solo con l'arrivo di don Filippo di Borbone, nel 1749, Parma recuperava il rango di capitale e veniva commissionato un progetto per il rifacimento del suo parco. A realizzarlo, a partire dal 1753, fu il giovane architetto francese Ennemond Alexandre Petitot. Il suo progetto classicista ebbe la meglio su quello tardo barocco del un famoso esperto di giardini, Pierre Contant d'Ivry. Agli arabeschi del verde si aggiungono, in quegli anni, le fantasie architettoniche e i gruppi scultorei di Jean Baptiste Boudard e Pierre Constant. Lo stesso Petitot mette mano al Palazzo Ducale ampliandolo e trasformandolo. Da segnalare che, nell’area del Parco, oltre al Palazzo Ducale, con affreschi di Bertoja e Agostino Carracci, si innalza il rinascimentale Palazzetto Eucherio Sanvitale, con affreschi attribuiti al Parmigianino.

Tornando al Parco, sotto i Borbone-Parma i giardini ricominciarono ad ospitare le feste legate ai matrimoni ducali. Maria Luigia d'Asburgo, già moglie di Napoleone, diventata duchessa di Parma e Piacenza, ordinò alcuni lavori di ripristino del parco e del palazzo. Essa preferì tuttavia risiedere a Sala Baganza e a Colorno, dove trasformò i parchi secondo il gusto inglese.
Passato al Comune dopo l'unità nazionale, il parco fu aperto alla cittadinanza. Per assecondarne la funzione pubblica vennero abbattute le mura con le terrasses e vennero aperti nuovi ingressi tra cui quello verso Ponte Verdi, appositamente costruito per collegare il giardino al centro città. La carenza di manutenzione e l'uso improprio di alcune sue zone hanno successivamente accelerato il degrado del Giardino di Parma, facendo decidere per l'attuale, massiccio intervento di ripristino.