Sbírky botanického oddělení jsou rozděleny do několika oddílů:

  • Československý herbář

Československý herbář zahrnuje veškeré herbářové doklady pocházející z území Československa v jeho prvorepublikových hranicích. Základy této kolekce položil Ladislav J. Čelakovský při zpracovávání jeho Prodromu květeny české, ve kterém zhodnotil nejenom sběry vlastní a svých spolupracovníků, ale kriticky zrevidoval i dostupné muzejní kolekce z dřívějších období. Československý herbář se dále významně rozrůstal v období 1. republiky činností M. Deyla a I. Klášterského, kteří intenzivně zkoumali území celého státu, včetně do té doby téměř neprobádaného Slovenska a Podkarpatské Rusi. V poválečném období měli na dalším růstu kolekce podíl jak kmenoví pracovníci muzea J. Soják a J. Chrtek, tak pracovníci Botanického ústavu Akademie věd, kteří v poválečném období sídlili na téže adrese v Průhonickém zámku a své doklady v muzeu deponovali. Dnes kolekce zahrnuje ca 600 000 herbářových položek.

  • Generální herbář

Generální, nebo též světový herbář zahrnuje veškeré herbářové doklady mimo území Československa. V současnosti obsahuje cca 1,3 milionu herbářových položek pokrývajících časové období od roku 1740 až do současnosti. Významně je zastoupeno území Balkánského poloostrova, Sibiře, Mongolska a sovětské Střední Asie, z významných sběratelů jsou zastoupeni T. Haenke, K. B. Presl, F. W. Sieber, J. S. Pringel, P. E. E. Sintenis, C. G. T. Kotschy, H. Cuming, C. F. Ecklon, J. F. Drege, J. Lhotsky, J. B. E. Pohl, F. R. R. Schlechter, G. A. Zenker, nebo C. L. P. Zeyher.

  • Herbář kapraďorostů

Herbář kapraďorostů obsahuje herbářové doklady plavuní, přesliček a kapradin jak z Československa, tak ze zbytku světa světa. Obsahuje cca 100 000 herbářových dokladů a z významných kolekcí je zde zastoupen materiál K. B. Presla, který byl mj. autorem systému kapradin, anebo velmi obsáhlá kolekce O. Feistmantela.

  • Herbář mechorostů

Herbářová kolekce mechorostů, tj. játrovek, hlevíků a pravých mechů obsahuje na 300 000 herbářových položek a je největší v ČR. Z významných celků obsahuje bryologickou sbírku J. Podpěry a velice rozsáhlý herbář V. Pilouse, autora dosud jediných určovacích příruček v češtině.

  • Typová sbírka

V této kolekci jsou uloženy nejcennější herbářové doklady, které botanické oddělení spravuje – převážně nomenklatorické typy různých jmen rostlin, v menší míře i jinak historicky cenné herbářové doklady. Tato kolekce je postupně budována vybíráním těchto herbářových dokladů především z generálního, ale i československého herbáře a v současnosti obsahuje více jak 10 000 herbářových dokladů.

  • Dominův Australský herbář

Tato kolekce představuje dokladový materiál k Dominovu dílu Beiträge zur Flora und Pflanzengeographie Australiens a je výsledkem jeho ročního pobytu na australském kontinentu. Kolekce byla nejprve po válce v muzeu uložena jako depozit, posléze znárodněna, po revoluci restituována, vyhlášena za kulturní památku a následně odkoupena. Jedná se o velmi důležitý pramen k flóře Austrálie, hojně studovaný australskými botaniky.

  • Íránsko-irácký herbář Hadače a Sojáka

Tato kolekce z území Iráku a Íránu vznikla aktivitou E. Hadače a J. Sojáka. E. Hadač působil jako profesor na univerzitě v Bagdádu a hojně sbíral především v horách iráckého Kurdistánu, tuto kolekci po návratu do Čech muzeu postupně odprodal. J. Soják se v 70. letech účastnil dvou expedic, které Národní muzeum v Íránu podniklo, a během nich nashromáždil značné množství materiálu. Obě kolekce dohromady čítají ca 15 000 herbářových dokladů a jsou jednou z významných kolekcí z této oblasti.