Die Forschung im Bereich Pflanzenwissenschaften wird durch die multidisziplinäre Untersuchung der Funktion und Integration der Plastiden in die pflanzliche Zelle stark geprägt. Hierbei werden Fragestellungen aus der organismischen Biologie, der Systembiologie, sowie der Zellbiologie bearbeitet. Diese zentralen Fragen werden zunehmend mit Genomics Methoden, aber auch mit klassischen genetischen, molekular-biologischen und biochemischen Ansätzen bearbeitet.

Von 1912 bis 2008 befanden sich die Pflanzenwissenschaften gemeinsam mit der systematischen Botanik und Mykologie im historischen Botanischen Institut in Nymphenburg. Im Jahr 2008 zogen die Pflanzenwissenschaften ins neue Gebäude nach Martinsried, die systematische Biologie verblieb hingegen im historischen Institut in direkter Lage am Botanischen Garten.