Сад был основан в XVIII веке крупнейшей тульской промышленной династией Баташевых, в частности родоначальником династии оружейником Иваном Тимофеевичем, его сыном Родионом и внуками Иваном и Андреем.
Вдоль реки Тулицы, в 300-х метрах от Баташевского моста на улице Карпова, сохранились земляные насыпи бывшей плотины Баташевского доменного и молотового вододействующего завода, построенного в 1716 - 1717 годах, остатки которого находятся на территории Пролетарского района Тулы.
Усадьба Баташевых (не сохранилась до наших дней) находилась неподалеку от завода. Рядом с ней ниже по течению Тулицы и был разбит сад, положивший начало существующему сейчас лесному массиву возле Стадиона завода «Штамп». Сад состоял из двух частей по обоим берегам реки — старой и новой, получивших название Большого и Малого сада.
Правобережная часть в те годы имела площадь в одну десятину 796 квадратных сажень. Сад характеризовался в документах 1777 года как нерегулярный, но в плане Большой сад имел четкую регулярную планировку: лучи-аллеи, расходящиеся из центра, делили его на восемь сегментов. В саду росли в том числе и плодовые деревья: яблони, груши, сливы, плоды которых употреблялись «для господского расходу». Неподалеку находился небольшой пруд - копаная рыбная сажелка, где с той же целью разводились караси и лини.
К концу XIX века сад стал одним из любимых мест отдыха туляков. Именно в то время сад получил своё народное название - Баташевский. В начале XX века «Тульские губернские ведомости» отзывались о саде так: «Веселое местечко для загородных прогулок с тенистыми аллеями, с Тулицей, протекающей через сад в виде буквы S…».
12 июня 1908 года гласные городской Думы рассматривали предложение ликвидировать часть сада по левому берегу Тулицы. Поводом для такого предложения послужило то, что река, делая в саду крупную петлю, подмывала в половодье Чулковскую сторону, а чистка русла и его укрепление «вызывают большие расходы». В то же самое время поступило предложения от Болховского мещанина Михаила Азбукина — он хотел арендовать сад на 15 лет с сентября 1908 года и просил разрешить городские власти открыть там «чайный буфет и павильон для продажи фруктовой воды и мороженого, а также определить в саду сенокосные места и держать здесь коров и лошадей». Взамен Азбукин обещал содержать сад в полном порядке, обеспечивая порядок и покой отдыхающих силами нанятой охраны. В выходные дни, публику должен был развлекать духовой оркестр. Дума отвергла оба предложения и выдвинула своё: часть сада вырубить, деревья продать, а вырубленное место отдать под луг.
В 1922 году часть Баташевского сада была переоборудована молодыми рабочими патронного завода и носила название «Парк имени Демьяна Бедного». В это время там был построен летний кинотеатр, читальня, танцплощадка и стенд для стрельбы по тарелкам, на реке оборудовали раздельные для женщин и мужчин купальни. В последующие годы были построены ресторан и колесо обозрения. В праздничные и выходные дни в парке гуляли семьями, устраивая чаепитие с самоварами на природе.
В 1928 году на территории сада открылся стадион «Серп и молот» (позже переименованный в Стадион завода «Штамп»).
Осенью 1941 года во время обороны города возле сада были вырыты окопы, колесо обозрения демонтировано, а на территории стадиона находилась зенитная батарея.
В 1950 году коллективным договором завода Штамп было запланировано: построить купальню на реке Тулице, посадить 100 штук деревьев и 500 штук кустарников, подвести водопровод и поставить душ. Вплоть до начала 1990-х годов сад продолжал пользоваться популярностью среди жителей города.
19 октября 1994 года состоялось совещание у директора департамента областной администрации по охране здоровья населения и окружающей среды А. Ф. Симанкина по вопросу создания в Туле на территории Баташевского сада дендрария. Был создан временный коллектив «Демидовский и Баташевский сады», возглавил его заместитель председателя комитета по культуре и историческому наследию г. Тулы Г. С. Красненко. Однако эти планы так и не были осуществлены. К концу 1990-х годах сад пришёл в запустение, почти все постройки разрушились.
В 2014 году инициативу местных жителей по сохранению и возрождению Баташевского сада поддержали губернатор Тульской области Груздев В.С. и глава администрации г. Тулы Авилов Е.В. После проведения масштабных работ территория вновь стала любимым местом отдыха туляков. Заасфальтированы и освещены километры дорожек. Очищена река. Построен мост и детская площадка. Проложен автобусный маршрут №158.
По материалам сайта баташи.рф