Arboretum powstało w 1881 roku z okazji Zjazdu Pomorskiego Towarzystwa Leśnego w czasie, gdy leśnicy drugiej połowy XIX wieku tworzyli ekonomiczne podwaliny funkcjonowania gospodarstwa leśnego. Próbowano wówczas wprowadzić do doświadczalnictwa leśnego, a następnie do praktyki leśnej, takie gatunki obcego pochodzenia, których parametry przyrostu i osiągane ostateczne wielkości dawały nadzieję na intensyfikację produkcji drzewnej z jednostki powierzchni.

Arboretum Karnieszewickie zostało założone w celu badań nad aklimatyzacją, rozwojem i możliwościami produkcyjnymi gatunków obcego pochodzenia. Szczególnie duże nadzieje wiązano wówczas z daglezją zieloną odkrytą w Ameryce Północnej przez szkockiego botanika Dawida Douglasa, który w 1827 roku sprowadził ją i upowszechnił w angielskich parkach. Daglezja w swojej ojczyźnie dorasta do 100 m wysokości, cechuje się szybkim przyrostem i stąd była obiektem dużego zainteresowania leśników niemieckich. Poza daglezją do badań w arboretum posadzono szereg innych gatunków jak: choina kanadyjska, żywotnik olbrzymi, cyprysik groszkowy, cyprysik Lawsonia, jodła kaukaska, dąb błotny, dąb czerwony, oraz gatunki, których celem wprowadzenia były raczej względy estetyczno-ozdobne jak: kasztan jadalny, buk strzępolistny, tulipanowiec amerykański, orzesznik pięciolistkowy i wiele innych.

Dziś stanowi doskonały obiekt edukacyjny. Oprócz wielu gatunków roślin takich jak m. in. Żywotnik Olbrzymi, Jodła Kaukaska czy Choina Kanadyjska, wyposażone jest w wiatę edukacyjną, miejsce na ognisko oraz liczne miejsca odpoczynku.