თბილისის ბოტანიკური ბაღის ისტორიული არბორეტუმი გაშენებულია სოლოლაკის ქედის სამხრეთ ფერდობზე, აღმოსავლეთით იგი უშუალოდ ეკვრის აბანოთუბანს, ჩრდილოეთიდან შემოფარგლულია ნარიყალას ციხის კედლებით, სამხრეთის მხრიდან – მდინარე წავკისისწყლით, დასავლეთით აუყვება ხევს და გრძელდება ჩანჩქერამდე, ბამბუკებისა და ჭადრების კოლექციების ჩათვლით.
სოლოლაკის ქედის დახრილობა ბაღის ფარგლებში საკმაოდ მკვეთრია – 25 – 40 გრადუსით, ზოგან კი მეტიც. ტერიტორიის სიგრძე 600 მ, სიგანე – 60-200 მ, მთლიანი ფართობი – 6,5 ჰა. იგი მეტწილად დატერასებულია 12 საფეხურად. ტერასები გამაგრებულია ქვის საყრდენი კედლებით, რომელთა სიმაღლე ზოგან 3-4 მ-ია და შევსებულია შემოტანილი მიწით. ფერდობზე ნიადაგი უმეტეს შემთხვევაში განუვითარებელი და მცირე სიღრმისაა. ზოგან დედაქანი გაშიშვლებულია. შედარებით ღრმა ნიადაგი ვაკე ადგილებსა და ხელოვნურად შექმნილ ტერასებზე გვხვდება. არბორეტუმს საკმაოდ რთული რელიეფი აქვს. აქ გვხვდება როგორც ციცაბო, ისე შედარებით ვაკე და დამრეცი ფერდობები. იგი გზებითა და ბილიკებით 50 თარგადაა დაყოფილი. სასარგებლო ფართობი 2,5 ჰა-ს შეადგენს. ტერასებზე გაშენებულია მერქნიან მცენარეთა ისტორიული კოლექციები, ფერდობები კი ადგილობრივ მცენარეულობას უჭირავს. არბორეტუმის ტერიტორია ქვემო ნაწილში ემიჯნება ნარიყალას ციხის კედლებს. აქვე დგას სვანური ტიპის ორი კოშკი.
1887 წლამდე ბოტანიკური ბაღის კოლექციები გაშენებული იყო ბაღის ორთაჭალის შემოსასვლელიდან დღევანდელი მუზეუმის მიმდებარე ტერიტორიის ჩათვლით. კოლექციების ქვეშ ათვისებული ფართობი 1,2 ჰა-ს არ აღემატებოდა. 1888 წლიდან 1895 წლამდე ათვისებული იქნა ტერიტორია მუზეუმიდან ბაღის ჩანჩქერამდე, ბამბუკებისა და ჭადრების კოლექციების ჩათვლით.
1887 წლამდე კოლექციები მეცნიერულად არ აღრიცხულა. მხოლოდ 1887 წელს გამოიცა მცენარეთა პირველი კატალოგი, რომლის მიხედვით არბორეტუმში იზრდებოდა 258 სახეობის მერქნიანი მცენარე, აქედან 138 კავკასიაში ველურად მოზარდი სახეობაა, 120 კი ინტროდუცირებული სხვადასხვა ქვეყნიდან.
საინტერესოა, რომ დღევანდელ არბორეტუმში შემოგვრჩა ისეთი ხნოვანი მცენარეები, რომლებიც 1887 წლის მონაცემებით, იმ პერიოდში ამშვენებდა ძველ ისტორიულ ნაწილს, დღეს კი ისტორიულ არბორეტუმს. ესენია: უთხოვარი(Taxus baccata),მარადმწვანე კვიპაროსი(Cupressus sempervirens),თეთრი იფანი(Fraxinus ornus), ქაღალდის ხე (Broussonetia papyrifera), კავკასიური აკაკი(Celtis caucasica), ჩინური ვისტერია(Wisteria sinensis), იაპონური სოფორა(Sophora japonica), სამეკალა გლედიჩია(Gleditshia triacanthos), გიმნოკლადუსი(Gymnocladus dioica), ფირმიანა(Firmiana platanifolia), თეთრი ცრუაკაცია(Robinia pseudoacacia), ხერხკბილა ფოტინია(Photinia serrulata),ხერკინა(Parrotia persica), ძელქვა(Zelkova carpinifolia), გინკგო(Ginkgo biloba), ცეფალოტაქსუსი(Cephalotaxus fortunei), ბიჭვინთის ფიჭვი(Pinus pityusa), მაკლურა(Maclura aurantiaca), ქართული ნეკერჩხალი(Acer ibericum),ჰიმალაის კვიპაროსი(Cupressus torulosa).აღნიშნული სახეობებიდან: Taxus baccata, Cupressus funebris, Wisteria sinensis, Sophora japonica, Gleditshia triacanthos, Cephalotaxus fortunei, Maclura auraniaca, Pinus pityusa,Robinia pseudoacacia,Parrotia persica, Zelkova carpinifolia,Ginkgo biloba, Pinus pityusa, Robinia pseudoacaciaდღესაც ნორმალურად ყვავიან და მსხმოიარობენ.
1891 წლის მონაცემებით ბაღში აღრიცხულია 469 მერქნიანი მცენარე, რომელთაგან 174 კავკასიურია, 295 კი ეგზოტი.
1896 წელს გამოცემულ კატალოგში მითითებულია მერქნიანი მცენარეების 1120 სახეობა, აქედან 231 სახეობა კავკასიურია, 889 კი ეგზოტი. 1887 წლიდან, ე. ი. 9 წლის მანძილზე, კოლექციების რაოდენობა ოთხჯერ და მეტად გაიზარდა.
1899 წლის მონაცემებით ყვავილობდა და მსხმოიარობდა 417 სახეობის ხე და ბუჩქი.
2000 წლის მონაცემებით ბაღის ისტორიულ არბორეტუმში ინტროდუცირებული მცენარეები წარმოდგენილია 51 ოჯახით, 97 გვარით, 236 სახეობით და 8 ფორმით. აქედან 118 სახეობა ხეა, 97 – ბუჩქი, 21 – ხვიარა. შიშველთესლოვანები წარმოდგენილია 33 სახეობით, ფარულთესლოვანები კი 203 ტაქსონით.
ისტორიული არბორეტუმის კოლექციებში დაცულია კავკასიის და საქართველოს იშვიათი და გადაშენებადი სახეობები: Acer ibericum, Amygdalus georgica, Celtis glabrata, Juglans regia, Juniperus foetidissima, Pinus pityusa, Pistacia mutica, Pterocaria pterocarpa, Staphyllea colchica, Zelkova carpinifolia, Taxus baccata,Buxus colchica, Coryluscolchica, Laurus nobilis, Leptopus colchicus.
არბორეტუმში მცენარეების უმეტესი ნაწილი ზაფხულში ყვავის,ზოგი კი ადრე გაზაფხულზე: Lonicera fragrantissima, Photinia serrulata, Rosmarinus officinalis, Cornus mas, Jasminum nudiflorum. ზოგი სახეობა შემოდგომით ყვავილობს, ასეთებია: Osmanthus fortunei, O. Fragrans, O.heterophyllus,Cedrus deodara. არის ზამთარმოყვავილე მცენარეებიც: Chimonanthus praecox, Eriobotrya japonica, Sarcococa rusifolia, Viburnum tinus. ზოგი მცენარე ყვავილობს, მაგრამ არ მსხმოიარობს, ასეთებია: Abelia grandiflora, Aucuba japonica, Jucca gloriosa, J.filamentosa, Osmanthus fortune, O. fragrans, O. Heterophyllus.
არბორეტუმში ინტროდუცირებული მცენარეების უმეტესი ნაწილი კარგად იზრდება მხოლოდ მორწყვის პირობებში, ზოგი სახეობა ადგილობრივი პირობებისადმი სრულად ადაპტირებულია, მორწყვის გარეშეც კარგად ვითარდება და თვითნათესით მრავლდება. ასეთებია: Acer negundo, Ailanthus altissima, Broussonetia papyrifera, Cedrus deodara, Cercis siliquastrum, Opuntia engelmanii, O. imbricate, O. Leptocaulis, O.opuntia, O. phaeacanhta, O. Scheerii, O.vulgaris, Celreuteria paniculata, Ailanthus altissima, Fraxinus ornus, აქედან Acer negundo, Cercis siliquastrum, გვარ Opuncii -ს ყველა სახეობა, Fraxinus ornus გაველურებულია.
ისტორიულ არბორეტუმში მცენარეები გეოგრაფიული პრინციპით არ ირგვებოდა, არის როგორც ადგილობრივი, ასევე შემოტანილი სახეობები. კოლექციის აღდგენა დღესაც ამ პრინციპით გრძელდება.