Основан парк в дальних 1790-х годах. Сначала на этой земле отставной есаул войска запорожского Лазарь Глоба с друзьями-сечевиков Игнатом Каплуном и Никитой Коржом посадили замечательный плодовый сад.
В начале 1780-го года Екатерина II решила перенести Екатеринослав-Кильченский на правый берег Днепра. Сад Л. Глобы выкупил князь Потемкин. Рядом с ним был построен дворец для князя Григория Потемкина, который сейчас известе, как Дворец студентов.
Дворцово-парковый ансамбль в Екатеринославе создавался по образцу главной резиденции князя Потемкина — Таврического дворца и парка Санкт-Петербурга. Его проектировали те же авторы, что и петербургский комплекс. В 1787 г. Григорий Потемкин отказался от услуг французского архитектора К. Геруа и пригласил в Екатеринослав своего любимого зодчего, а также гимназического товарища — Ивана Егоровича Старова.
Парк считался официальной резиденцией не только князя, но и Екатерины II, она бывала здесь, когда посещала город. Дворец Г.А. Потемкина — это первое и самое общественное здание Екатеринослава, которое было таким до конца XIX в. По замыслу Григория Александровича Потемкина, его резиденция должна походить на модные в те время английские пейзажные парки.
В 1789 году князь вызвал из Петербурга мастера садово-паркового искусства англичанина Уильяма Гульда. Под его руководством был посажен английский пейзажный парк с двумя большими оранжереями. Здесь была одна ананасовая, вторая — из лавровых, лимонных, гранатовых, апельсиновых деревьев. Как свидетельствуют документы, растительность для парка доставляли со всех концов мира, в том числе, из Польши (Речи Посполитой) и Молдавского княжества!
После внезапной смерти князя Потемкина проект построения его резиденции с садом пришлось прекратить. Вся территория парка перешла в казну. По приказу Павла I в мае 1798 оранжерею распродали за 1039 рублей. Некоторые растения погибли, а часть разошлась по домам знати. Долгое время дворец пустовал, а сад пришел в упадок.
В 1830-х годах бывший дворец и сад Г.А. Потемкина были переданы екатеринославскому дворянству. С тех пор началось постепенное восстановление территории резиденции.
В конце XIX — начале XX в. Потёмкинский сад. был центром общественной и культурной жизни Екатеринослава. В 1972 году дворцу и прилегающей к нему территории присвоили статус памятника садово-паркового искусства государственного значения. В середине ХХ века (1957 г.) парк расширяет свои границы. В территории парка присоединили Монастырский (тогдашнее название — Комсомольский) остров, который стал сегодня самой посещаемой частью парка.