Первым директором Алтайского ботанического сада назначают Петра Александровича Ермакова (1935-1944 гг.). Под его руководством проводятся большая организационная и научно-исследовательская работа в изучении местной флоры, растениеводства, плодоводства и декоративного садоводства.

Весной 1936 года начаты посевы и посадки местных и инорайонных деревьев, кустарников и многолетних травянистых растений. На П.А. Ермакова, заложившего плодовый сад, смотрели как на чудака. Ему приходилось выращивать рассаду капусты и бесплатно раздавать по 10-20 корней домохозяйкам, давать консультации по ее выращиванию, чтобы жители поверили в реальность его замыслов. Неукротимая энергия, неистощимый энтузиазм и бескорыстный труд П.А. Ермакова и его помощников дали первые результаты. Направление его работы было одобрено Президентом АН СССР В.А. Комаровым.

В 1938 году П.А. Ермаков организует курсы бригадиров – картофелеводов и овощеводов. Созданы коллекции и проводятся научные исследования с цветочно-декоративными растениями, кормовыми, плодово-ягодными культурами. Изучаются растительные ресурсы региона. Из местной флоры для использования в сельском хозяйстве выделена ежа сборная, тимофеевка луговая, овсяница луговая, эспарцет, люцерна посевная, клевер красный.

Результаты работы П.А. Ермаков широко освещает в местных городских и областных газетах («Прииртышская Правда», «Прииртышский коммунар», «Рудный Алтай»). Им опубликовано свыше 100 статей.

В этот же период проводятся опытные работы по размножению бадана толстолистного, змееголовника крупноцветного, пиона уклоняющегося, пиона степного, аквилегии железистой.

В предвоенные годы (1939-1940 гг.) ботаническим садом проводятся работы по озеленению города. Выращивается посадочный материал местных и инорайонных деревьев и кустарников (сирень амурская, сирень обыкновенная, миндаль горький, вишня степная, липа, груша уссурийская, ясень и другие). Начаты научно-исследовательские работы по физиологии минерального питания растений. К 1941 году в коллекциях сада насчитывалось около 500 видов, сортов различных культур.

В 1941-1944 гг. по решению Казахстанского филиала  АН СССР П.А. Ермаков прекращает работы по озеленению города, исследованию инорайонных и местных цветочных растений, древесных и кустарниковых пород. В ботаническом саду значительно расширяется производственные посадки ягодников, зерновых, картофеля, закладывает плантации лекарственных растений (валерианы, алтея, дягиля, ромашки долматской, крапивы). Проводит изучение дубильных, лубяных культур (бадан, конопля, лаватера, хмель), сбор и сдачу в аптеку сырья собранных трав.

П.А. Ермаков является не только первым директором Алтайского ботанического сада, но инициатором и организатором по выращиванию овощных, зерновых культур в горной зоне Рудного Алтая. Первым исследователем местных растительных ресурсов, организатором кружков юных натуралистов в школах города, пропагандистом научных и ботанических знаний в нашем регионе.

Решением исполкома Лениногорского горсовета депутатов трудящихся от 18 мая 1944 года за номером 14/109 после преждевременной кончины П.А. Ермакова исполнять обязанности заведующего Алтайским ботаническим садом, до назначения нового директора, назначена лаборант Мария Капитоновна Соболева.

С 1945 по 1951 год работу в саду возглавляет Евгений Васильевич Беляков – энергичный эрудированный человек, кандидат биологических наук.  При нем восстанавливаются и расширяются коллекционные фонды ботанического сада.

В период 1951-1952 гг. директором временно назначен Федор Федорович Самусев. Любитель и знаток природы, он много времени отдает изучению растений местной флоры. Расширяет коллекции древесных и кустарниковых пород, закладывает новый дендрарий (по родам и семействам). Значительно расширяет производственные посадки, принимает активное участие в озеленении города (озеленяет рудник 40 лет Октября).

С 1955 по 1965 гг. садом руководит Матвей Алексеевич Логвиненко – плодовод (ранее директор Карагандинского ботанического сада). Под его руководством начаты работы по подбору кормо-силосных растений горного пояса Алтая для последующего введения их в культуру, испытанию растений местной флоры на медоносность. Он заканчивает строительство теплицы. В саду проходит республиканское совещание (1963 г.) с участием ученых Б.А. Быкова, И.В. Верещагиной, В.Г. Рубаник, А.В. Широковой и других. Сад посещают видные ученые и президент Академии наук Казахской ССР – академик Каныш Имантаевич Сатпаев.

В 1965-1969 гг. сад возглавляет директор Нина Владимировна Лысова – кандидат биологических наук. Она активно включается в озеленение города, организует городское общество охраны природы и издает сборник «Декоративные растения и озеленение города Лениногорска». Публикуются буклеты-рекомендации, популяризирующие результаты научных исследований ботанического сада. Она способствует расширению исследований по двум разделам: физиологии и защите растений. Проводит ряд организационных работ по благоустройству территории, в частности, добивается разрешения от горисполкома на строительство моста через реку Быструху к коллекционным участкам ботанического сада.

Директором Алтайского ботанического сада в 1969 г. назначен кандидат биологических наук Абдрахман Рахимканович Ксембаев. В этот период в Саду продолжается интродукционная работа, плодотворно проводятся исследования по физиологии растений на дымо-, пыле-газоустойчивость для озеленения промышленных объектов цветной металлургии и ТЭЦ. Итогом эксперимента стал подбор ассортимента дымо- пыле-газоустойчивых растений, которые способны успешно произрастать в неблагоприятных условиях промышленных площадок. Проводятся выездные сессии регионального Совета ботанических садов (1971, 1977). По результатам многолетнего интродукционного эксперимента публикуется перспективный ассортимент хозяйственно ценных, декоративных и устойчивых к местным суровым климатическим условиям растений, которые прошли многолетние испытания в коллекционных фондах сада. Они рекомендованы в озеленение городов и поселков Восточного Казахстана.

В 1983 году директором назначен кандидат сельскохозяйственных наук Иван Иванович Филатов (1983-1987 гг.). Под руководством И.И. Филатова успешно завершились научные разработки по биологической рекультивации отвалов на примере Тишинского рудника. Научные изыскания позволяют отобрать растения, способные произрастать на безжизненных породах, без предварительного завоза плодородной почвы. Активизируются хоздоговорные озеленительные работы. В 1985 году И.И. Филатов организует и проводит юбилейную научную конференцию, посвященную 50-летию организации сада.

В период 1988-1989 гг. директором сада назначен Юрий Андреевич Котухов, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Сада. По его инициативе сотрудники Алтайского ботанического сада первыми в Казахстане начали проводить работы по реинтродукции в природе популяций редких и исчезающих растений. Как ботаник-систематик, великолепно знающий природную флору Восточного Казахстана, одновременно руководит и является ответственным исполнителем хоздоговорных научно-исследовательских работ по созданию кадастра растений Казахстанского Алтая, Сауро-Манрака и Зайсанской котловины. Под руководством Ю.А. Котухова активно проводятся исследования состояния популяций редких и исчезающих растений Казахстанского Алтая. Большое внимание уделяется сохранению и расширению коллекций живых растений природной, культурной и инорайонной флоры.

В 1990 директором Алтайского ботанического сада назначен Нугман Кульдарбекович Аралбаев (1990-1994 гг.), кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Сада. Под его руководством в Саду продолжаются исследования лекарственных растений в природе региона, определяется успешность интродукции в культуре, составляются кадастры растений Сауро-Манрака и Зайсанской котловины. Рентабельно функционирует репродукционный питомник, где выращивается и успешно реализуется посадочный материал древесно-кустарниковых и цветочно-декоративных растений, расширяется география хоздоговорных озеленительных работ.

С 1995 по 2011 гг. Алтайский ботанический сад возглавляла кандидат биологических наук Алевтина Николаевна Данилова. Под ее руководством успешно выполнены и защищены научно-исследовательские проекты, как фундаментального, так и прикладного направления. В перестроечный период были сохранены и приумножены коллекционные фонды сада за счет выполнения большого объема хоздоговорных озеленительных и научно-исследовательских работ. Все озеленительные работы осуществляются за счет собственного посадочного материала, выращиваемого на репродукционном питомнике. За счет внебюджетных средств, заработанных сотрудниками сада, частично обновлен автомобильный парк. В 2005 году А.Н. Данилова организовала на базе Сада Международную научную конференцию, посвященную 70-летию сада. Как администратор, проводила большую работу по повышению научного кадрового потенциала. За период 2007-2010 гг. сотрудниками сад успешно защищены 3 кандидатских диссертации. В статусе руководителя научных исследований, уделяла большое внимание публикациям результатов научных исследований, проводимых сотрудниками сада, как в Казахстане, так и в странах ближнего и дальнего зарубежья. За период ее руководства опубликованы более  80 научных статей, 4 монографии, обновлён ассортимент декоративных древесно-кустарниковых, цветочно-декоративных и плодово-ягодных растений для озеленения и любительского садоводства.

С 2012 г. и по настоящий момент Алтайский ботанический сад возглавляет Абдрахман Нурмашевич Сулейменов. Он активно включился в научно-производственную деятельность сада. Благодаря проведенным организационным работам, А.Н. Сулейменову удалось добиться дополнительного финансирования на огораживание и асфальтирование территории. Под его руководством завершены работы по ремонту административно-лабораторного корпуса, пополнен машинно-тракторный парк. Как администратор, уделяет большое внимание формированию научного кадрового потенциала за счет привлечения в штат молодых ученых.