De Plantentuin van Meise is gegroeid uit de samensmelting van twee historische domeinen. Om redenen van samenhang en relevantie wordt de algemene historiek en ontwikkelingsgeschiedenis weergegeven in Domein van de Nationale Plantentuin. De aanwezige gebouwen met erfgoedwaarde worden afzonderlijk behandeld, hoewel de uitwerking bijgevolg hoofdzakelijk beperkt blijft tot de situering binnen het domein en de beschrijving van het item.

Het plantenpaleis, een serrecomplex op rechthoekige plattegrond, ligt in het zuidelijk deel van het domein van de plantentuin, op grondgebied Wemmel, ten noordoosten van de toegangspoort aan de J.Van Gijsellaan. Hier vinden de vorstgevoelige en tropische planten een onderkomen. Het plantenpaleis werd ingehuldigd in 1958 en zeven jaar later opengesteld voor het publiek. In 1997 startten de restauratiewerken waarbij de houten kozijnen om veiligheids- en energieredenen werden vervangen door aluminiumstructuren en dubbel veiligheidsglas.

Het betreft een imposant serrecomplex van circa 10.000 vierkante meter dat bestaat uit 13 aaneengesloten grote kassen die 22 kleinere collectiekassen omringen. De hoogte varieert tussen de 8 en 16 meter. Het monumentale ensemble werd opgetrokken tussen 1947 en 1958. Het ontwerp werd vlak voor de oorlog opgemaakt door een zekere architect M. Cole. Vanaf 1955 kregen de architecten James Allard en Robert Bocquet de leiding.

De serres werden gebouwd door aannemer Van Mosselaer en verenigen drie constructietypes, meer bepaald de houten en metalen skeletbouw en het gewapend beton. De metalen profielen werden vervaardigd door Ateliers de construction de Willebroek S.A. en rusten op een basis van schistblokken. De hoogste kas omvat de inkom. De ingesloten collectiekassen op een bakstenen voet, zijn verbonden door een middengang.