botanika ili fitologija (grč. βοτανıϰή [τέχνη]: biljarstvo; fito- + -logija), biološka znanost koja se bavi proučavanjem bilja. Razlikovanje i poznavanje biljaka bilo je potrebno osobito radi svakodnevne potrebe pribavljanja hrane, pa je već u neolitiku (oko 5000 do 3000 god. pr. Kr.) čovjek uzgajao različite vrste (pšenicu, ječam, lan, mak i dr.). Već su u starom vijeku neki filozofi, kao Menestor, Anaksagora, Empedoklo, a napose Aristotel, iznosili svoja filozofska gledišta o biti biljnoga svijeta. Međutim, utemeljiteljem botanike kao prirodne znanosti smatra se Aristotelov učenik Teofrast (oko 371. pr. Kr. do 285. pr. Kr.). Sačuvana su djela O uzrocima biljaka (Περì φυτῶν αἰτıῶν – De causis plantarum) i O istraživanju biljaka (Περì φυτῶν ‛ıστορίας – De historia plantarum). Botanika je tada imala samo značaj primijenjene znanosti, pa su se njome bavili najviše liječnici. Oko 60. god. grčki liječnik i znanstvenik Dioskorid, nazvan Pedanije, napisao je djelo O ljekovitim tvarima (Περì ὕλης ἰατρıϰῆς), s grčkoga prevedeno na arapski i latinski, u kojem je opisao oko 600 vrsta biljaka. To je kroz 15 stoljeća bio najpotpuniji prikaz dotad poznatoga bilja, a botanika se smatrala dijelom medicine. Tek potkraj XVI. i početkom XVII. st. proučavanje bilja postupno se razvija u posebnu prirodnu znanost. Opisuju se nove vrste i razvrstavaju prema sličnosti pa tako nastaju umjetni sustavi klasifikacije biljaka. Najvažniji je iz toga razdoblja onaj što ga je sastavio C. Linné. On je razvrstao biljke prema značajkama spolnih organa (seksualni sustav). Pravu revoluciju u botanici izazvao je uvođenjem binarne nomenklature biljaka (ime roda i vrste, npr. Carpinus betulus), koja vrijedi i danas. Otkrićem mikroskopa (krajem XVI. st.) omogućeno je podrobnije proučavanje unutarnje građe biljaka, a to je dovelo do snažnijeg razvoja anatomije bilja u XVII. st. Usporedno se razvijaju i druge botaničke discipline, što je povezano s otkrićima različitih kemijskih i fizičkih metoda istraživanja osobito u fiziologiji.
Usavršavanjem svjetlosnog mikroskopa, napose pojavom elektronskog mikroskopa u XX. st., postignut je velik napredak u proučavanju stanice (citologija).
Suvremena botanika proučava biljke s različitih gledišta, pa se u njezinu okviru razvijaju posebne discipline kao morfologija bilja, anatomija, citologija, fiziologija, genetika, ekologija, biljna geografija ili geobotanika, fitocenologija (znanost o biljnim zajednicama, koja se sve češće uključuje u ekologiju bilja), fitopaleontologija ili paleobotanika, te sistematika, koja na temelju rezultata ostalih botaničkih disciplina proučava srodstvene odnose biljnih svojta i svrstava ih (prema srodnosti) u prirodni sustav (sistem) biljaka.
Budući da su u novije doba iz biljnoga carstva izdvojena posebna carstva Monera, Protista i Fungi, čime je pojam biljke s obzirom na ranije shvaćanje znatno sužen, to se i sadržaj botanike suzuje. Zato se osim botanike i zoologije, kako je to bilo u klasičnoj podjeli, mogu razlikovati bakteriologija, protistologija (algologija) i mikologija kao posebne biološke znanosti s obzirom na istraživanja organizama koji se sada ne smatraju biljkama.