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Als Gleditsch 1746 Direktor des Königlichen Botanischen Gartens wurde, fand er diesen in einem ziemlich verwahrlosten Zustand vor. Die Gewächshäuser waren baufällig und der Bestand an exotischen Pflanzen war dem entsprechend dezimiert. Der in Schöneberg, in der Nähe des heutigen Kleistparks gelegene Botanische Garten unterstand der „Societät der Wissenschaften“ bzw. der „Akademie der Wissenschaften“ wie die „Societät“ später unter Friedrich II. hieß. Anders als der weltberühmte Jardin des Plantes in Paris, der als Juwel der Krone gehegt und gepflegt wurde, fristete der akademische Garten der preußischen Residenzstadt jedoch lange ein Schattendasein, unbeachtet von Hof und kultureller Elite.39

Die Finanzierung des Botanischen Gartens war ein permanentes Problem, auch unter Friedrich II., der in diesem Fall das französische Vorbild ignorierte. Die Akademie der Wissenschaften bemühte sich während seiner Regierungszeit wiederholt, aber meist vergeblich um eine ausreichende Finanzierung. Die wichtigste wissenschaftliche Funktion des Gartens beschränkte sich daher lange auf seine Nutzung für praktische botanische Übungen durch die Studenten des Collegium medico-chirurgicum. Im Sommer ließ Gleditsch seine Studenten dort regelmäßig Bestimmungsübungen vornehmen.

In den ersten Jahrzehnten des 18. Jahrhunderts hatte die Societät der Wissenschaften den königlichen Garten hauptsächlich praktisch genutzt, insbesondere für den Anbau von Heilkräutern, die an die Königliche Hofapotheke und das Collegium medico-chirurgicum geliefert wurden. Die Kultivierung von Aprikosen- und Pfirsichbäumen für den Hof war ein weiterer praktischer Zweck, und in den Glashäusern des Gartens wurde sogar Kaffee angebaut. Der „Soldatenkönig“ neigte zwar selten zu luxuriösen Eskapaden, aber der Anbau von Kaffee in Berlin sollte der ganzen Welt die Fortschrittlichkeit seines Königreichs demonstrieren.

Der junge Gleditsch war nicht ganz unerfahren mit Gartenbau. Nach seinem Studienabschluss hatte er den botanischen Garten des Leipziger Ratsherrn Caspar Bose und danach den des Rittmeisters von Ziethen in Trebnitz geleitet. Als Direktor des Berliner Botanischen Gartens organisierte er als erstes die Rettung der kostbaren exotischen Pflanzen. Es gelang ihm, Geld für den Bau zweier Gewächshäuser zu erhalten, in denen er die afrikanischen Sukkulenten und zwei Drachenbäume unterbrachte, die den Zerfall der alten Glashäuser überlebt hatten. Schon bald sollte sich herausstellen, dass diese Maßnahmen auch die Weichen für die eigene Forschung stellten. Denn unter den geretteten Pflanzen befand sich eine Dattelpalme, mittels derer es ihm 1749 gelang, die Sexualität der Pflanzen experimentell nachzuweisen.40 Das Experiment ging als Gleditschs „Experimentum Berolinense“ in die Geschichte ein.

Um die Finanzierung des Botanischen Gartens längerfristig abzusichern, schlug Gleditsch vor, eine Baumschule anzulegen und die Gewinne aus dem Verkauf der Baumsetzlinge in den Garten zu reinvestieren. Anfänglichen Bedenken, „unter dem Namen der Königl. Akademie oder des Gartens mit Bäumen zu handeln“, begegnete er mit dem klugen Vorschlag, man könne den Verkauf ja unter dem Namen des Gärtners abwickeln.41 Damit war die Akademie einverstanden, die Baumsetzlinge wurden gepflanzt und die Baumschule allmählich erweitert. Dennoch zeigte sich bald, dass die Ausgaben für den Botanischen Garten noch immer über den Einnahmen lagen. Es kam zu jahrelangen Auseinandersetzungen um Geld, in deren Folge sich Gleditsch schließlich zurückzog, zumal sich seine Erfolgsaussichten nach dem Siebenjährigen Krieg (1756–1763) dramatisch verschlechtert hatten. Dieser Krieg, der die Annexion Schlesiens durch Preußen besiegelte, hatte Unsummen von Geld verschlungen und die preußische Ökonomie in eine Krise gestürzt. Frustriert strich Gleditsch die Segel und überließ die faktische Verwaltung des Gartens einer ökonomischen Revisionskommission der Akademie.

Unter der Ägide der ökonomischen Revisionskommission dominierten in den folgenden Jahren die finanziellen Gesichtspunkte bei der Gestaltung und Nutzung des Botanischen Gartens, der nun zu mehr als der Hälfte in einen Nutzgarten umgewandelt wurde. Für Gleditschs botanische Studien verblieb somit nur noch ein kleiner Bereich, in dem sich auch die Gewächshäuser befanden. An diesem Zustand änderte sich jahrzehntelang fast nichts. Nachdem Franz Carl Achard 1782 Direktor der Physikalischen Klasse der Akademie der Wissenschaften geworden war, organisierte dieser zwar den Ankauf einiger neuer Sträucher und versuchte überdies, der physikalischen Klasse, in deren formeller Zuständigkeit der Garten immer noch lag, mehr Gehör zu verschaffen, doch seine punktuellen Interventionen bewirkten keine dauerhaften Veränderungen.42 Um 1790 wurde vielmehr der Nutzgartenteil durch eine Maulbeerbaumplantage mit rund 10.000 Bäumen erweitert, um der Seidenraupenzucht der Akademie Auftrieb zu verleihen. Erst als Gleditschs Neffe Willdenow 1801 in die Fußstapfen seines Onkels trat, wurde der Botanische Garten wieder in größerem Umfang als Forschungsstätte genutzt.