Розбудова парку почалася у квітні 1962 р.
Історія Міського парку Полтави розпочалася з Рішення Ради Міністрів України від 4 березня 1962 року «Про закладку 9 показових парків у обласних центрах України» було передбачено створення в Полтаві дендропарку.
Згідно з даними «Вікіпедії», вже 13—14 квітня того року було закладено парк площею 17 га. У березні 1963 року його було включено до списку ботанічних садів і дендропарків України. Ініціаторами проекту були головний архітектор міста Лев Вайнгорт та дендролог Я. Яценко, яка віддала парку 40 років свого життя.
Схематичний план зон «Лісостепу» та «Української діброви» розробив тодішній головний архітектор міста Лев Семенович Вайнгорт та ландшафтний архітектор В. В. Жихерєв. Проект посадок на решті території виконала дендролог Я. Я. Яценко за порадами заввідділом дендрології Ботанічного саду АН УРСР професора Л. І. Рубцова.
Дендропарки України «Тростянець», «Софіївка», «Олександрія» надсилали посадковий матеріал, на базі якого і було створено колекцію порід дерев та кущів — понад 200 видів.
З 1977 року згідно з постановою Держкомприроди УРСР його оголошують заповідним зі статусом парку-пам'ятки садово-паркового мистецтва республіканського значення. У 1987 році відбувся Всесоюзний конкурс парків, де Полтавський міській парк (дендропарк) посів друге місце після Ізмайлівського парку міста Москви. У 1990 році парк отримує статус парку-пам'ятки садово-паркового мистецтва загальнодержавного значення.
