В становлении и развитие дендрария принимали участие корифеи лесной науки Поволжья: Л.И. Яшнов, Д.И. Морохин, М.Л. Стельмахович, Б.М. Алимбек и другие. Первые годы существования дендрарий занимал сравнительно небольшую площадь, но уже в 1928 году на основе накопленного в питомнике посадочного материала был спроектирован коллекционный участок площадью почти 4 га. В основу создания экспозиции был положен географический принцип, то есть растения были разделены на три секции: «Америка», «Европа», «Азия».
К 1936 году территория дендрария была увеличена до современной площади - 21,5 га. Сейчас дендрарий разделена на несколько функиональных участков: коллекционный, парковый и питомник (смотрите план дендрария)
С организацией в 1960 году Волжско-Камского заповедника дендрарий вошёл в его состав. С этого времени здесь стали проводится экскурсии. Современная коллекция дендрария насчитывает более 530 видов и разновидностей древесных растений умеренного пояса северного полушария и является наиболее крупной в Поволжье. Помимо представления разнообразия растений, важной функцией дендрария является испытание экзотических видов на возможность произростания в наших условиях, а также разведение редких и исчезающих видов растений.
В 1978 г. дендрарий Волжско-Камского заповедника был принят в общественную организацию при Академии наук - Совет ботанических садов СССР (ныне РФ), а в 2003 г. получил Международный статус - вошел в Международный совет ботанических садов по охране растений.
