황학산수목원은 2006년 12월부터 2009년 11월까지 수목원 조성사업을 추진하였다. 2010년 5월에 예비 개원을 하였고, 2012년 5월 1일에 정식으로 개원하였다. 수목원의 규모는 27ha이며, 1,442종의 수목유전자원을 보유하고 있다.
황학산수목원은 기후변화와 환경파괴로 사라져가고 있는 소중한 자생식물의 복원연구를 하는 수목원 설립의 기본목적에 충실하고, 자연을 아끼고 사랑하는 사람들을 위한 자연과 인간이 교감할 수 있는 공간조성을 목적으로 설립되었다.
수목원은 방문객센터, 연구생산시설, 수집전시시설, 산림체험시설로 구분된다. 풍요의 숲에는 나이테광장, 양화소록원, 채원, 풀향기정원, 석정원, 강돌정원, 항아리정원, 미니가든, 산야초원 등 15개의 주제원으로 구성되어 있다. 또 특색 있게 조성된 식물 전시원이 있고, 축제의 숲에는 잔디피크닉장이 있다.
건강의 숲은 산열매원, 생활지혜길(산약초원), 전망휴게 쉼터가 있다. 배움의 숲은 기존 숲을 활용한 습지원, 소나무원, 참나무원 등의 학습장으로 구성되어 있다. 2011년에 일반인에게 산림문화에 대한 체험 기회와 각종 문화행사 교류의 장을 제공하기 위하여 1,485㎡ 규모의 산림박물관을 갖추었다.
특히 지역 특성을 고려하여 여주 지역의 농경문화와 관련이 깊은 벼과와 사초과 식물을 전문적으로 수집·보존하여 특화시키고 있다. 현재 여주 남한강 지역에만 분포하는 멸종위기식물인 단양쑥부쟁이 보존원을 조성하여 체계적인 보전·증식 대책을 세우는 등 전문수목원으로서의 면모를 갖춰나가고 있다. 수목원은 사전 예약을 통해 수목원 숲 체험과 아토피 힐링캠프 프로그램을 운영하고 있다.