Nell'Orto patavino vivono alcune piante notevoli per la loro vetustà, normalmente indicate come alberi storici. Ciascuna di esse, come tutte le altre piante, reca l’apposita etichetta con il nome scientifico della specie (binomio latino), l'iniziale o la sigla dell'autore che per primo l'ha validamente denominata e descritta, la famiglia di appartenenza e il luogo di origine e, in questo caso, anche l'anno di introduzione oppure di impianto in Orto.

All'interno dell'Hortus sphaericus si possono ammirare una Palma di S. Pietro che è attualmente la pianta più antica dell'Orto, messa a dimora nel 1585 e resa famosa da Goethe che le dedicò alcuni scritti e opere scientifiche, un ginkgo (Ginkgo biloba L.) del 1750 ed una magnolia (Magnolia grandiflora L.), probabilmente piantata nel 1786 e ritenuta la più antica d'Europa.

Altri alberi storici si trovano nell'Arboretum realizzato dalla seconda metà del Settecento all'esterno del muro circolare, ad opera specialmente dei prefetti Giovanni Marsili e Roberto de Visiani. In quest'area fu inserita anche una collinetta artificiale ("Montagnola" o Belvedere) con sentieri sinuosi secondo un disegno di parco romantico all'inglese: si trovano in questi spazi un gigantesco platano orientale (Platanus orientalis L.) del 1680 con il fusto cavo ed inoltre un cedro dell'Himalaya [Cedrus deodara (D.Don) G.Don fil.], molto meno vetusto del precedente e quindi non ancora considerato albero storico, ma importante perché si tratta del primo esemplare di questa specie introdotto in Italia (1828).

Alberi interessanti, anche se non storici, sono gli annosi cipressi calvi [Taxodium distichum (L.) Rich.] originari delle paludi della Florida e della Louisiana, inseriti lungo il canale Alicorno presso il ponte di ingresso (ponte delle priare), e una metasequoia (Metasequoia glyptostroboides Hu & Cheng), specie conosciuta solo come fossile fino al 1941, poi trovata vivente nella Cina Occidentale. I suoi semi sono stati diffusi in tutto il mondo e un individuo vive dal 1961 nell'Orto botanico di Padova, nel quarto medicinale presso la porta Sud, accostato alla cinta muraria. In vicinanza della porta Nord, è vissuto fino al 1984 un venerando esemplare di agnocasto (Vitex agnus-castus L.), la cui presenza in Orto è testimoniata dal 1550.

Nell'Arboretum sono stati collocati a scopo didattico anche due frammenti di tronchi. La parte basale del tronco di un gigantesco olmo (Ulmus minor L.), vissuto per circa un secolo e mezzo e morto nel 1991 a seguito di un attacco fungino, evidenzia sulla sezione trasversale gli anelli di accrescimento annuale (contrassegnati da chiodini) che permettono di calcolarne l'età. Un frammento di fusto subfossile di una grossa quercia, precisamente una farnia (Quercus robur L.), rinvenuta nel corso di scavi presso Padova, è risultato risalire a 2650 anni fa (datazione effettuata col metodo del carbonio radioattivo) e costituisce un'importante testimonianza della vegetazione della Pianura Padana prima della distruzione dei boschi ad opera dell'uomo. Purtroppo il contatto con l'atmosfera e la colonizzazione da parte di vari microrganismi hanno innescato un accentuato processo di decomposizione.