植物园区
牡丹园
牡丹园位于卧佛寺路西侧，南邻温室区，北接海棠栒子园，面积约4.5公顷。主要任务是收集牡丹品种，保存牡丹种质资源，培育和推广良种，以及普及牡丹分布、分类、遗传育种、栽培管理知识。园内收集栽植牡丹262个品种3229株，芍药220种、6568株，分别引种自山东菏泽的赵楼、李集、何楼、洪庙、邓庄以及河南洛阳和甘肃天水等地，为北京规模最大，品种、数量最多的牡丹专类花园。牡丹园的设计采取自然式手法，因地制宜，借势造园。植物栽培采用乔、灌、草复层混交，疏林结构，自然群落的方式，以原有油松为基调树种，保留古老树木并把它们组织到绿化中去。此种设计满足了牡丹越冬和避免夏日曝晒的生物学特性需要。
牡丹园南入口处有三组山石，六株百年以上的国槐。北侧台地建有六角一座。中部一汉白玉牡丹仙子雕塑侧卧于花丛翠竹中。雕塑附近矗一组山石，上镌“粉雪千堆”四字。
园北部有一《牡丹仙子》大型烧瓷壁画，壁画长17.20米，高4.3米，厚1.4米，取材于《聊斋志异》中“葛巾·玉版”篇。壁画对面为一两层阁楼，名为“群芳阁”。
芍药园
位于牡丹园西部，园内于西北高坡处建红柱朱顶“挽香亭”一座，并点缀有仿木花架、浩态狂香石、醉露台等小品。利用地势改造，形成芍药畿、倚红坡和精品赏花区，在较小的面积内，创造了富于变化的赏花空间，展现了芍药花独特的观赏性，形成专类芍药园规模。截止到1994年，收集了220个品种，种植了3568株芍药。
占地面积0.6公顷，以水池瀑布、假山和中国古典园林式建筑“玉兰山居”统领全局，突出自然风格和植物造景，以木兰科植物为主景树，并栽培牡丹品种200余个、芍药30余个。
月季园
该园位于植物园东部南端，南邻香颐路，北靠杨树区，西至植物园南门，东到植物园东南门，总面积7公顷，建成于1993年5月。
月季园以展示不同类型月季在不同环境中的多种配置形式为主，注重整体效果，既是月季专类园，又是新优园林展示区。采用沉床式设计，轴线布局严整，中部是音乐喷泉广场。广场为沉床式，圆形，直径40米，面积1256平方米。中间为暗设的喷泉，喷水高达7米。沉床落差5米，上宽下窄，以三层月季花形图案铺装的缓坡台地式花环，逐渐向底部过渡。三层最大直径90米，面积5102.5平方米。沉床周边是以疏林草地为基调的赏花区。
月季园除展示各种月季外，还配植有新优植物金山、金焰绣线菊、紫叶矮樱等15种。
木兰园
丁香园
位于卧佛寺前坡路西侧，南接海棠栒子园，与宿根花卉园隔路相望。1957年始建，1959年建成，面积0.84公顷。此园北部，以高约5米的挡土墙为屏障，形成了背风向阳的生态环境。木兰园采取规则式的设计手法，布局整齐，园路十字对称，中心一长方形水池，东西主轴线上置两个带状花坛。沿绿篱以十字对称的种植手法分隔空间。水池四面的草坪上各植一株青兰，白玉兰、紫玉兰散植在绿篱后的草坪上。草坪上还栽植了华北落叶松、白皮松等针叶树，以增加冬季绿色景观。北部背风向阳，靠山坡栽植了大叶黄杨、广玉兰、蚊母等几种常绿阔叶树。南半部的草地上，1993年栽植了自美国引种的新优植物红王子锦带、金边紫叶小檗、雪山八仙花、贝雷茶条槭、花叶锦带、金叶西洋山梅花、欧洲卫矛、金叶风箱果等。南下坡还种植了紫叶稠李、金叶接骨木等。本园收集栽植了木兰14种，118株，其中珍贵品种有黄山玉兰、望春玉兰、二乔玉兰、宝华玉兰、凸头玉兰。南下坡有长春玉兰、紫玉兰等。每年4月初，木兰盛开。
桃花园
桃花园建于1983年，占地面积4.2公顷，截止到2014年末，已收集展示观赏桃花60余个品种5000余株，是世界上收集观赏桃花品种最多的专类园。桃花园的观赏桃花，从树型上分有直枝桃类、帚桃类、寿星桃和垂枝桃类。从花型上看有单瓣型、梅花型、月季型、牡丹型和菊花型。主要品种有白花山碧桃、碧桃、绛桃、绯桃、紫叶桃、二色桃、人面桃、垂枝桃、寿星桃、洒金桃、菊花桃等品种。桃花花期自四月初一直开到五月初。
丁香园
丁香园占地3.5公顷，始建于是1958年。已收集丁香20余种（包括变种和品种）1000余株，主要有白丁香、紫丁香、兰丁香、小叶丁香、佛手丁香、花叶丁香、辽东丁香、喜马拉雅丁香、四川丁香、朝鲜白丁香、裂叶丁香、日本丁香、北京丁香、毛叶丁香、暴马丁香、垂枝北京丁香、什锦丁香，紫萼丁香、红丁香等。
由于种类较多，每年四、五月间丁香花观赏期达月余。丁香园与碧桃园既是完整的一个观赏植物区，又以植物分割成相对独立的两个空间。园林设计均采用大面积疏林草地的手法，中心为视野开阔的大草坪 ，四周地形略有起伏。以疏林的形式配植了油松、法桐、垂柳、毛白杨等骨干树种，邻缘树配置了白桦、小叶椴、雪松等树丛或孤立树。在林间大乔木间与园林沿线上，成组、团式种植了大片的碧桃或丁香，少则七八株，多则二、三十株，总数在千株以上。四月中旬后，丁香碧桃园万花齐放，成为北京桃花节观赏碧桃的主要景区。
海棠园
北京植物园海棠园是中国最大的，收集海棠品种最多的海棠专类园，总面积31700平米，共展示海棠种和品种共八十余个，八百多株。
整个海棠园地势西高东低，西北面借天然的西山做为背景屏障。园区在原有地形的基础上，做出了高低起伏，错落有致的地形结构。
一期建成的东区偏中国传统古典园林特色，景观紧凑精致。借取“只恐风日损芳菲，乞借春阴护海棠”的诗意，建有一座清式风格的小木亭，名曰“乞阴亭”。以亭为中心，鹅卵石铺就的花溪路蜿蜒通向南边的落霞坡和西面的缀红坪。各种形状各异的海棠诗词石刻或立或卧于海棠花丛中。
二期建成的西区现代感十足，绿绒毯般的大草坪十分开阔，更多的海棠品种在这里汇集。在制高点建有一座现代风格的木亭及观景平台，在青山构建的天然背景下，既可观望西区的繁花点点，也可俯瞰东区的梅林盛景。
春天一过，海棠各种颜色形状各异的果实的出现也让海棠园成为观赏点，密密匝匝的果实布满枝头，可持续观赏至冬季。
紫薇园
紫薇园于2006年建成，占地1公顷，以收集紫薇品种为主，同时栽植展示夏季开花的各类乔木、灌木和花卉。园中种植紫薇古桩41株，合欢、龙柏等大乔木90株，灌木2300余株，铺草坪5300平方米。该园依水而建，有林荫休闲广场和木亭供游客休息，各类乔木、灌木和草花加强了以紫薇为主体的夏花植物。
玉簪园
玉簪园于2006年建成，面积约3000平方米，收集展示玉簪品种79个3000余墩。玉簪园内，各种乔木、灌木形成适合玉簪生长的林荫地，蜿蜒穿行的小路将不同品种的玉簪自然分隔，同时配植了蛇莓、小叶蔓长春、麦冬等其它耐荫地被，还在外围种植了金叶连翘作为花篱，进一步丰富了该园的景观。玉簪园内植物高低错落，疏密有致，是一处将观赏与休憩功能相结合的专类园。
梅园
梅花为中国传统名花之一，在中国栽培历史极其悠久。梅园是正在建设中的以栽植、欣赏梅花为主要功能的专类园。梅园始建于2003年，占地6.1公顷，分5个区域：入口区、水景观光区、山林游赏区、庭院精品区、退谷访胜区。本园利用樱桃沟三面环山、北阴向阳的独特小气候栽种抗寒梅花20余个品种，有垂枝梅、单杏梅、丰后梅、美人梅、绿萼梅、重瓣跳枝梅等。
樱桃沟
位于卧佛寺西北，又名“退谷”“周家花园”，因富于野趣而著称。樱桃沟有着独特的自然条件，是北京近郊一处生态功能健全的自然保护区。被誉为“活化石”的水杉在这里蔚然成林，还栽有玉铃花、青檀、红松等珍稀濒危植物；“红叶招鸟”工程更是为保护区重点工作。
树木园
树木园是北京植物园内最大的专类园，占地44.9公顷。分为银杏松柏区、木兰小檗区、泡桐白蜡区、槭树蔷薇区、椴树杨柳区、悬铃木麻栎区等六个分区。已定植 400余种近万株树木。这里有大片的缓坡草坪和引自全国各地的园林植物以及来自异国他乡的海棠、樱花和松柏、枫树等。
绚秋苑
绚秋苑占地6.16公顷，是北京市植物园树木园的一个分区，该区种植了16个属23个种的植物。写秋坪景区以大草坪为中心，环以起伏的地形与错落有致的植物群落，主要种植银杏、栾树、元宝枫等乔木，配以观叶、观果灌木和松柏、菊花。澄碧湖景区平湖长汀，清雅、明丽；而环湖石玑临流，绿荫接岸，下可渡木桥，上可溯溪瀑。绚秋苑是北京市植物园重要展区之一，又是市花展的布展中心。数万株菊花或点缀于林缘水际。
集秀园
集秀园是以栽培、展示竹子为主的专类园，亦称竹园，建成于1986年，面积为2.6公顷。本园主要以属进行区域划分，以品种为单位展示。集秀园现收集竹种10余属50多种，分别为刚竹属、大明竹属、赤竹属、矢竹属、巴山木竹属、箬竹属、倭竹属等。竹子常年青翠，松树经冬不凋，梅花带雪开放，具有相同的不畏严寒性格的三者被人们誉为“岁寒三友”。
草药园
草药园于2006年建成，占地面积约600平方米，收集展示药用植物近90种（不含品种）。草药园内铺设木桩石子路、红树皮路和汀步路近200平方米，以花境形式集中展示各类药用植物，并结合《本草纲目》和《药典》将所栽植药用植物按功效分为8个分区：舒缓神经植物区、养阴润燥植物区、清热植物区、祛风燥湿植物区、舒筋活血植物区、理血植物区、补气植物区和解表植物区，是人们认识和研究药用植物的场所。
盆景园
盆景是中国古老的传统艺术，其历史悠久，可追溯到一千八、九百年前的东汉，经唐、宋、元、明、清历代的发展，逐渐形成了扑朔迷离的盆景艺术，并成为中国和世界上进行文化交流的一部分。
盆景园是北京市植物园的一个重要的展览区，其占地面积两万平方米，是中国大型盆景园之一。其分为室内展区和室外展区两个部分，室内展区分为北方盆景展厅、精品盆景展厅、综合展厅、流派展厅。主要展示北京及中国各地部分优秀作品。室外展区由四个庭院景区组成，以展示露地栽植的大型桩景为主，其中百年以上的盆景70余株， 最大的是一株名为“风霜劲旅”的古装杏桩，树龄已达1300多年。
宿根花卉区
宿根花卉园位于卧佛寺前坡路东侧，与木兰园隔路相望。以栽植、培育、引进各种宿根花卉为主，面积1.44公顷，建成于1980年。宿根花卉园采取对称的规则式设计，十字对称的园路，中心置一硅化木盆景，沿十字轴线，东西向为带状花坛，植以多品种鸢尾、东方罂粟等。南北轴线为花坛和花台，分别种植荷包牡丹、玉簪、丰花月季、匍匐子等。在十字轴线四角以拟对称的方式布置了花镜，以百合科、景天科、石蒜科、菊科、鸢尾科等60余种宿根花卉布满其间，自春至秋花开不绝。 为了增加秋冬季景色和更好的发挥宿根花卉背景材料的作用，利用北部5米高的挡土墙形成的背风向阳的生态环境，栽植了大片竹林品种，有筠竹、甜竹、紫竹等，园中点缀了红枫、柿子、银杏，配置了美国香柏、杂种马褂木、木瓜海棠、木姜子、蜡梅、平枝子以及在北京地区生长的唯一的一株杉木和10余株日本柳杉。1993年栽种了从美国引种的优良园林树种银槭，紫叶矮樱、金枝木等几个树种，这些植物与花台、山石、水面、土丘有机融合，形成了具有特色的专类花园。 1984年，园南端建圆亭一座和一砼结构的花架，用以与水生植物园分隔，同时可供游人小憩赏景。 宿根花卉园收集种植宿根花卉百余种。[25-26]
水生藤本区
水生和藤本植物区占地面积0.3公顷，收集栽培各类水生花卉和藤本植物160余种，隶属40属25科。仅莲花、睡莲就有100多个品种，其中有“活化石”之称的千年古莲、象征中日友谊的孙文莲和中日友谊莲、象征中日友谊的孙文莲和中日友谊莲以及从国外引进的巴西王莲和中园培育的芡实新品种；藤本植物有紫藤、美国凌霄、金银花、南蛇藤、三叶木通、抗寒葡萄和中华猕猴桃等。
景观园区
湖区
2002年建成的植物园湖区景观，水域面积约10余公顷，蓄水达10多万立方米。湖区利用地形落差巧妙地运用了叠坝、溪流及浅潭等自然方式使三湖连为一体，使湖面蜿蜒自然，移步换景。2003年北京植物园为了恢复樱桃沟自然风景区原始风貌，又进行了北京植物园水系二期工程，使得青山绿树间八湖争秀，流水淙淙。尤其是断流多年的京西名胜樱桃沟，又重现了流水潺潺，百鸟争鸣的景象，形成了湖、潭、池、瀑、叠水、溪流等动静结合、大小不一、空间富有丰富变化的水景。
科普馆
北京植物园科普馆建于1996年底，坐落在植物园的南半部。总占地面积0.5公顷，总建筑面积2670平方米。可布展墙面近600平方米。总体分为教育区和服务区两大部分，其中教育区分为展览区、培训区和参与制作区；服务区分为后勤区和休息服务区。馆内由主展厅、资料室、电教室、实验室、标本室等组成。是向人们普及植物知识、宣传生态意识的教育基地。[29]
展览温室
北京植物园展览温室俯视全景
北京植物园展览温室是北京市迎接建国50周年的重点工程，位于植物园中轴路西侧，展览温室于1998年3月28日动工兴建，地下基础于1998年3月底动工修建，主体钢结构和玻璃幕墙将于1999年5月完成，2000年1月1日开始对外开放，展览温室建筑面积17000平方米，占地5.5公顷，投资2.6亿元。是亚洲最大，世界单体温室面积最大的展览温室，其面积比昆明世博会温室还大一倍。展览温室栽培展示来自世界各地的数千种热带亚热带植物，是亚洲最大的植物展览温室。
温室下面是个水泥筑的大花盆，花盆的深度有1到1.5米。花盆内所有的土都是1998年从东北买来的双鸭山沼泽地区的泥浆土。在当地一个林场选定采土的区域，林场把这一区域的水抽干，再把泥浆土挖出晒干。用好几个火车皮将土运回北京，到了植物园，用本地的沙土拼配。
展览温室建筑设计由北京建筑设计研究院承担，以“绿叶对根的回忆”构想为设计主题，独具匠心地设计了“根茎”交织的倾斜玻璃顶棚，仿佛一片绿叶飘落在西山脚下。展室植物布展设计由北京园林古建设计研究院承担。展览温室划分为四个主要展区：热带雨林区、沙漠植物区、四季花园和专类植物展室。展示植物3100种60000余株，为群众提供观赏丰富多彩的植物景观、学习科学知识、具有较高品位的游览点。同时，又是进行园艺研究和国际交往的场所。展览温室工程荣获全国第十届优秀工程设计项目金质奖，2003年度国家优质工程银质奖，北京市第十届优秀工程设计一等奖，“大型展览温室植物引种与设计的研究”课题获北京市科技进步二等奖，被评为北京市九十年代十大建筑。
历史遗迹
卧佛寺
十方普觉寺（卧佛寺）位于北京植物园的寿安山麓。创建于唐贞观初年，是国家级文物保护单位，保护和展示着世界罕见的元代铜铸的释迦牟尼卧像。寺内古树参天花木扶疏，是北京市重点文物保护单位。卧佛殿是北京西郊卧佛寺的主要建筑。走进卧佛寺，穿过琉璃牌坊，山门殿，天王殿，三世佛殿，便是卧佛殿。殿内卧佛是元代至治元年（公元1321年）铜铸释迦牟尼卧像，身长5.3米重54吨。在铜佛周围，环立着十二尊塑像，是十二圆觉。这尊塑像表现了释迦牟尼临终前向弟子们嘱咐后事的情景。
梁启超墓
位于植物园东环路东北的银杏松柏区内。墓地总面积1.8公顷，分东、西两部分。东部为墓园，西部为附属林地。
墓园由梁启超之子，中国著名建筑学家梁思成设计。墓园背倚西山，坐北朝南，北高南低，东西宽约90米，南北长约100米，面积4300平方米。四周环围矮石墙，墓园内栽满松柏。
墓园内北墙正中平台上是梁启超及其夫人李惠仙的合葬墓。墓呈长方形，高1.08米，宽2.75米，长4.52米。墓前立着“凸”字形墓碑，碑高2.8米，宽2.18米，厚0.71米。阳面镌刻“先考任公府君暨先妣李太夫人墓”14个大字。碑阴刻“中华民国二十年（1931年）十月，男梁思成、思永、思忠、思达、思礼，女适周、思顺、思庄、思懿、思宁，媳林微音、李福曼，孙女任孙敬立”。碑前有75厘米高的供台，两侧各有一段带雕饰的直角形衬墙。墓碑、墓顶及供台衬墙，均为土黄色花岗岩雕筑而成，前后连接，浑然一体。墓碑没有碑文，也没有任何表明墓主生平事迹的文字，这是梁启超生前遗愿。梁曾嘱咐他的子女，将来行葬礼时，可立一小碑于墓前，题新会某某，夫人某某之墓，碑阴记我籍贯及汝母生卒，子女及婿、妇名氏、孙及外孙名，其余浮词不用。
梁墓于1978年2月24日由其后人梁思庄、梁思达、梁思懿、梁思宁、梁思礼全部无偿交给北京植物园。移交的内容包括：土地1.8公顷、各种树木965棵、水井1眼、亭子一座、未竖起的碑石及碑座两套、围墙380米。
曹雪芹纪念馆
曹雪芹是中国一位伟大的文学家，创作了《红楼梦》，为了表示对曹雪芹的敬仰，择正白旗一隅，将黄叶村艺术地再现，供游人参观、游览。黄叶村占地1.8公顷，矮篱环护，石径蜿蜒，小巷幽深，别具风韵。村内辟菜园、药圃、瓜棚，设石碾、石磨、辘轳、箭场、古墩，建有茶馆酒肆，一派山村农家气息。设有“河墙烟柳”、“薜萝门巷”、“竹蓠茅肆”、“柴扉晚烟”等景点。曹雪芹纪念馆分别展示了曹雪芹的家世、经历和《红楼梦》的成就、研究、影响，力求做到真实性、知识性、趣味性。曹雪芹纪念馆展示了曹雪芹的生平及其在西山著书《红楼梦》的场景。
纪念亭
“一二·九”运动纪念亭位于保卫华北石刻对面，隔沟相望的石砌方院中，八个鎏金大字，是由全国人大常委会委员长彭真题写。共青团北京市委和北京市学联撰写的纪念碑文，由著名书法家刘柄森书写。纪念亭在纪念碑南侧，由三座三角形小亭组成，共青团北京市委员会和北京市学生联合会募捐建造。
1980年6月，北京市植物园管理科樱桃沟班工人在清除樱桃沟沟旁的杂草时，发现沟旁的一块大青石上刻有“保卫华北”字迹。时逢市政协主席刘导生到樱桃沟视察，证实“保卫华北”四个字是1935年“一二·九”运动时爱国抗日的北平学生联合会留下的。
樱桃沟是北平学联和民先队在“一二·九”运动时期联合举办夏令营，利用多种形式团结教育青年的地方。1936年1937年，在这里举办了三期夏令营，参加的青年学生达五六百人次。纪念“一二·九”运动五十周年前夕，任时中宣部部长邓力群等人发起倡议，决定在西山樱桃沟建立一个“一二·九”运动纪念地，以缅怀革命先烈并启教后人。1984年12月8日下午，举行了隆重的“一二·九”运动纪念亭奠基典礼，全国人大常委会委员长彭真题写了“一二·九运动纪念亭”碑名，国务委员、“一二·九”运动老战士康士恩、市政协主席刘导生为纪念亭破土奠基。
纪念亭由三座三角形小亭组成，创意是：三角形是“一二·九”运动举办军事夏令营时露营帐篷的缩影。三个三角形组成一个立体的“众”字，寓意着广大民众的觉醒和人民众志成城抵抗侵略的决心。挺拔的建筑线条象征青年朝气蓬勃、积极向上的精神。大小三组建筑表示革命传统代代相传，革命事业后继有人
