koordinaadid: 59° 28′ 11″ N, 24° 52′ 41″ E

Tallinna Botaanikaaed (lühend TBA) on botaanikaaed Tallinnas Pirita linnaosas Kloostrimetsa asumis.
Tallinna Botaanikaaed on Tallinna Keskkonnaameti hallatav teadus- ja arendusasutus. Botaanikaaia pindala on 28 hektarit. Tallinna Botaanikaaia territoorium asub Pirita jõeoru maastikukaitseala Botaanikaaia piiranguvööndis.
Botaanikaaed on rajanud mitu allüksust, näiteks Saaremaale Audaku katsepunkte ja Irusse puukooli.
Tallinna Botaanikaaed on Baltimaade Botaanikaaedade Assotsiatsiooni (ABBG) liige 1992. aastast ja Rahvusvahelise Botaanikaaedade Looduskaitse Organisatsiooni (BGCI) liige 1994. aastast.
Tallinna Botaanikaaed asutati 1. detsembril 1961 Eesti NSV Teaduste Akadeemia instituudina. (Teistel andmetel loodi botaanikaaed 8. jaanuaril 1959 Eesti NSV Ministrite Nõukogu määrusega Eesti NSV Teaduste Akadeemia Eksperimentaalbioloogia Instituudi juurde, mis ise oli rajatud juba 1. aprillil 1957 Tallinna Bioloogilise Eksperimentaalbaasi alusel. 1. detsembrist 1961 reorganiseeriti botaanikaaed iseseisvaks teaduslikuks uurimisasutuseks instituudi õigustes.)
Algselt tegeles see peamiselt uute liikide uurimisega Eesti kontekstis: uuriti nende kasvunõudeid ja aklimatisatsiooni. 1970. aastail asuti põhjalikumalt tegelema Eesti pärismaiste taimeliikide kasutamisega haljastuses ja iluaianduses (Ülle Kukk, Vaike Paju, Marianna Saar jt).
Aastast 1995 on botaanikaaed Tallinna munitsipaalasutus. Samal aastal rajati Tallinna Botaanikaaia Sõprade Selts.
2021. aastal lõpetati Palmimaja rekonstrueerimistööd, mis läksid maksma ligi 2,2 miljonit eurot.