Al centro, nei pressi delle serre del Petitot, sorge attorno alla fontana il settecentesco giardino all'italiana, caratterizzato dai vialetti di ghiaia e dalle siepi di bosso che suddividono geometricamente gli spazi. La zona ad est è invece occupata dall'Arboreto, creato fra la fine del XVIII ed il XIX secolo, mentre l'area ad ovest, più prossima all'ingresso, ospita un giardino all'inglese.

L'albero più significativo dell'intero Orto Botanico è un maestoso esemplare di ginkgo biloba, piantato alla fine del XVIII secolo nei pressi dell'ingresso. Nell'Arboreto spiccano per importanza un antico olmo, con circonferenza di circa 4 m, ed un pioppo, mentre nei pressi dello Stradone si innalzano due alti pini originari della Sila. Vi si trovano inoltre alcuni ippocastani di origine balcanica, una parrozia proveniente dalla Persia ed alcune varietà di magnolie, tra cui una della specie obovata di origine asiatica. Numerose varietà di fiori arricchiscono i giardini, tra cui varie specie di pelargonium e di rose, delle quali alcune antiche. Sorge infine uno specchio d'acqua stagnante, in cui sono presenti, oltre alle comuni ninfee, numerose varietà di piante acquatiche, tra cui le cosiddette "peste d'acqua" e "lenticchia d'acqua".

Nell'edificio neoclassico della Scuola di Botanica sono inoltre ancora presenti gli erbari risalenti all'antico "Giardino dei Semplici", suddivisi in cinque fascicoli del 1722 scritti dal medico Giovanni Battista Cesapini. Si conservano inoltre gli erbari e gli strumenti dei più significativi direttori dell'Orto, tra i quali Giambattista Guatteri, Giorgio Jan e Giovanni Passerini; inoltre sono ancora presenti nell'archivio gli erbari ottocenteschi della contessa Albertina Sanvitale e di Luigi Gardoni.