พฤกษศาสตร์ (อังกฤษ: Botany) หรือ ชีววิทยาของพืช (อังกฤษ: Plant Biology) หรือ วิทยาการพืช,พืชศาสตร์ (อังกฤษ: Plant Science) เป็นสาขาวิชาหนึ่งของชีววิทยา ที่ศึกษาเกี่ยวกับพืชและการเจริญเติบโต พฤกษศาสตร์มีขอบเขตการศึกษาที่กว้างขวางครอบคลุมตั้งแต่พืช สาหร่าย และเห็ดรา ศึกษาทั้งในด้านโครงสร้าง การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ เมแทบอลิซึม โรค และคุณสมบัติทางเคมีและความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่างกลุ่มต่างๆ การศึกษาทางด้านพฤกษศาสตร์เริ่มต้นจากความรู้ที่สืบต่อกันมา จากการจำแนกพืชที่กินได้ พืชสมุนไพรและพืชมีพิษ เป็นศาสตร์ที่เก่าแก่สาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ จากความสนใจในเรื่องพืชของบรรพบุรษทำให้ปัจจุบันจำแนกสิ่งมีชีวิตในด้านพฤกษศาสตร์มากกว่า 550,000 ชนิดหรือสปีชีส์
ดังเช่นสิ่งมีชีวิตอื่นๆ พืชก็สามารถศึกษาได้จากหลายแง่มุม ทั้งในด้านโมเลกุล พันธุศาสตร์ หรือชีวเคมี และศึกษาได้ตั้งแต่ระดับออร์แกเนลล์ เซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ ต้นพืช ประชากร ไปจนถึงระดับชุมชนหรือสังคมของพืช ในแต่ละระดับเหล่านี้ นักพฤกษศาสตร์อาจสนใจศึกษาได้ทั้งในด้านการจัดหมวดหมู่ (อนุกรมวิธาน) ด้านโครงสร้าง (กายวิภาคศาสตร์) หรือด้านหน้าที่ (สรีรวิทยา) ของส่วนต่างๆ ของพืช
ในอดีตนั้น สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะถูกจำแนกให้อยู่ในกลุ่มพืชหรือกลุ่มสัตว์ พฤกษศาสตร์จึงครอบคลุมสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ไม่ได้ถูกพิจารณาให้อยู่ในกลุ่มสัตว์ สิ่งมีชีวิตบางจำพวกซึ่งครั้งหนึ่งเคยอยู่ในสาขาพฤกษศาสตร์ไม่ได้ถูกจัดอยู่ในอาณาจักรพืชมานานแล้วได้แก่ เห็ดรา (วิทยาเห็ดรา) แบคทีเรีย (วิทยาแบคทีเรีย) ไวรัส (วิทยาไวรัส) และสาหร่ายเซลล์เดียว ซึ่งกลุ่มสาหร่ายเซลล์เดียวถูกจัดส่วนหนึ่งของโพรทิสตาในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม นักพฤกษศาสตร์ยังคงให้ความสำคัญกับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เห็ดรา ไลเคน แบคทีเรีย และโพรทิสที่มีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงยังถูกจัดให้อยู่ในวิชาพฤกษศาสตร์เบื้องต้น
การศึกษาพืชมีความสำคัญมากเพราะพืชเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรกๆ บนโลก พืชสร้างแก็สออกซิเจน อาหาร เชื้อเพลิง และยา ซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตชั้นสูงกว่ารวมทั้งมนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ พืชยังดูดกลืนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นแก๊สที่เป็นสาเหตุของปรากฏการณ์เรือนกระจก ความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับพืชมีความสำคัญต่ออนาคตของสังคมมนุษย์ดังต่อไปนี้
ความจริงแล้วอาหารทุกอย่างที่เรารับประทานล้วนมาจากพืช ทั้งโดยตรงจากอาหารหลักจำพวกแป้ง ข้าว รวมทั้งผักและผลไม้ หรือโดยอ้อมผ่านทางปศุสัตว์ซึ่งกินพืชเป็นอาหาร ความหมายอีกนัยหนึ่งคือ พืชเป็นรากฐานของห่วงโซ่อาหารเกือบทุกห่วงโซ่ หรือที่นักนิเวศวิทยาเรียกว่า ลำดับขั้นแรกของอาหาร ความเข้าใจในการผลิตอาหารของพืชมีความสำคัญผลิตอาหารให้แก่คนทั่วโลก และเก็บรักษาอาหารไว้สำหรับอนาคต แต่พืชไม่ได้มีประโยชน์ต่อมนุษย์ทุกชนิด วัชพืชบางชนิดสร้างปัญหาในการเกษตรกรรม และนักพฤกษศาสตร์ก็พยายามศึกษาเพื่อหาวิธีลดผลกระทบให้น้อยที่สุด
พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมและสะดวกศึกษากระบวนการพื้นฐานต่างๆของสิ่งมีชีวิต (ตัวอย่างเช่น การแบ่งเซลล์ และการสังเคราะห์โปรตีน) โดยไม่มีปัญหาทางจริยธรรมจากการศึกษาในสัตว์หรือมนุษย์ กฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล ก็ถูกค้นพบโดยศึกษาด้วยวิธีนี้ โดยศึกษาจากการถ่ายทอดลักษณะของถั่วลันเตา
ยารักษาโรคและสารที่มีผลต่อประสาทอย่างเช่น กัญชา คาเฟอีน และนิโคติน ส่วนใหญ่แล้วได้มาจากพืชโดยตรง ตัวอย่างเช่น ยาแอสไพริน ซึ่งสกัดจากสารจากเปลือกของต้นหลิว อาจมีวิธีรักษาโรคภัยไข้เจ็บโดยใช้พืชอีกหลายวิธีที่ยังรอการค้นพบอยู่ เครื่องดื่มที่นิยมอย่างกาแฟ ช็อคโกแลต และชา ก็มาจากพืชเช่นกัน เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ส่วนใหญ่ก็ได้จากการหมักพืชอย่างเช่นข้าวบาร์เลย์ มอลต์ และองุ่น
นอกจากนี้ พืชยังเป็นแหล่งของวัสดุธรรมชาติมากมาย เช่น ฝ้าย ไม้ กระดาษ ลินิน น้ำมันพืช และยาง ผลิตภัณฑ์ผ้าไหมจะไม่เกิดขึ้นหากไม่มีการเพาะปลูกต้นหม่อน และไม่นานมานี้ อ้อยและพืชอื่นๆก็ถูกใช้เป็นแหล่งของเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งเป็นทางเลือกใหม่นอกเหนือไปจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
พฤกษศาสตร์ตามความหมายของพจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2542 มีความหมายว่า วิชาว่าด้วยต้นไม้ พฤกษศาสตร์มาจากคำว่า พฤกษ (พฺรึกสะ) หมายถึงต้นไม้ มีรากศัพท์มาจากภาษากึ่งบาลีกึ่งสันสกฤตจาก วฺฤกฺษ ในภาษาสันสกฤตและ รุกฺข ในภาษาบาลี กับคำว่า ศาสตร์ (สาด) หมายถึงระบบวิชาความรู้ มีรากศัพท์มาจากภาษาสันสกฤต
อินเดียโบราณ มีการค้นพบการจำแนกพืชขึ้นเป็นครั้งแรกในคัมภีร์ฤคเวทซึ่งแบ่งพืชออกเป็น ไม้ต้น ไม้ล้มลุกที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์ และไม้เลื้อย ซึ่งในภายหลังได้ถูกแบ่งย่อยออกไปอีกเป็น 8 กลุ่มในคัมภีร์เวทอาธารวา คือ ไม้ที่กิ่งแผ่กว้าง ไม้ที่ใบเป็นกระจุกและยาว ไม้พุ่ม ไม้ที่แผ่ราบ ไม้ใบเลี้ยงเดี่ยว ไม้เลื้อย ไม้ที่มีกิ่งก้านมาก ไม้ที่มีปุ่มปมซับซ้อน ผลงานทางด้านสรีรวิทยาของพืชที่สำคัญในสมัยอินเดียตอนกลางประกอบด้วย the Prthviniraparyam of Udayana, Nyayavindutika of Dharmottara, Saddarsana-samuccaya of Gunaratna และ Upaskara of Sankaramisra
จีนโบราณ บันทึกรายชื่อพืชและพืชที่นำมาปรุงยามีมาหลังสงครามระหว่างแคว้น (481-221 ก่อนคริสต์ศักราช) แพทย์จีนจำนวนมากตลอดศตวรรษได้เขียนบันทึกเกี่ยวกับความรู้ทางด้านการปรุงยาสมุนไพร ในสมัยราชวงศ์ฮั่น มีงานเขียนของคัมภีร์หวงตี้เน่ยจิง และแพทย์จีน จาง จงจิ่งที่มีชื่อเสียงมากในคริสต์ศตวรรษที่ 2 ในคริสต์ศตวรรษที่ 11 นักวิทยาศาสตร์และรัฐบุรุษ ซูซ่ง และ เฉิน โค่ว ได้รวบรวมวิธีการรักษาโรคด้วยพืชสมุนไพรรวมกับการใช้แร่ธาตุอีกด้วย
กรีกโรมัน ผลงานทางด้านพฤกษศาสตร์ในแถบยุโรปมีมาราว 300 ปีก่อนคริสต์ศักราช ทีโอฟราตัสมีงานเขียนสองเล่มที่สำคัญคือ On the History of Plants และ On the Causes of Plants หนังสือสองเล่มนี้ส่งผลให้เกิดการศึกษาทางด้านพฤกษศาสตร์มากขึ้น นายแพทย์ชาวโรมันเขียนหนังสือรวบรวมการรักษาด้วยสมุนไพรซึ่งเป็นหลักฐานสำคัญที่แสดงถึงความรู้ทางพฤกษศาสตร์ของกรีกโรมัน
อัล ดินาวาริ นักพฤกษศาสตร์ชาวเคอร์ดิช เป็นผู้ก่อตั้งอาหรับพฤกษศาสตร์ ผลงานของเขาคือ หนังสือพืช เขาได้อธิบายถึงลักษณะพืชอย่างน้อย 637 ชนิดและได้อภิปรายเกี่ยวกับพัฒนาการของพืชตั้งแต่การงอกจนกระทั่งตาย อธิบายช่วงระยะเวลาการเจริญเติบโตของพืช การออกดอกและผลของต้นไม้แต่ละชนิด หนังสือ ฮีสทอเรีย แพลนทารัม ของทีโอฟราตัส เป็นข้อมูลที่ใช้อ้างอิงทางพฤกษศาสตร์ในหลายศตวรรษต่อมา และได้ถูกปรับปรุงขึ้นประมาณปี 1200 โดย Giovanni Bodeo da Stapelio ซึ่งได้เพิ่มข้อคิดเห็นและวาดรูปประกอบ
ปัจจุบันในประเทศไทยมีหลักสูตรการศึกษาด้านพฤกษศาสตร์ตั้งแต่ปริญญาตรีไปจนถึงปริญญาเอก และหนึ่งหลักสูตรปริญญาโทนานาชาติ ในปีการศึกษา 2553 มีคณาจารย์ในสาขารวมทั้งสิ้น 66 ท่าน และนักศึกษาระดับปริญญาตรีจำนวน 141 คน จาก 3 มหาวิทยาลัย
