上海植物园的展出游览区域约60万平方米，分为4个植物展出区和1个游览区。园中部为植物进化区，面积32.2万平方米，占全园展出区域的62%，分为15个专类园区；园中部南面为环境保护植物区，占地3.07万平方米；园区东南部为人工生态区，占地11.6万平方米，园中两条东西向的主干道横贯于南北面；园区东北部为绿化示范区，占地面积约3.8万平方米，分为入口广场区、跌水花园区、绿荫休憩区和园艺景点展示区四个功能区块；绿化示范区以北的植物园东北部为黄道婆庙游览区，由黄母祠、陈列馆及展廊、游憩区三个部分组成，占地4200平方米。

园内有草坪8.27万平方米，花坛1117平方米。花坛及花境种植鸡冠花、孔雀草、三色堇、羽衣甘蓝、矮牵牛、金盏菊、花菱草、虞美人、雏菊、石竹、万寿菊、一串红等四季花卉，年用量5万多株。

植物楼

该楼的一楼设置“生命的起源”和“植物的进化”两个展馆，以模型景箱、标本图片展示生命的起源，和植物从无到有、从低等到高等的进化过程。二楼设科普报告厅和植物展览大厅。植物楼的北侧和西侧由香樟、龙柏、银杏、桂花树等高大乔木组成绿色屏障。南侧庭园中央有一水池，太湖石驳岸，池周围黄馨低垂。东南通过临水平台隔湖与环境保护植物区相望。

水生植物池

位于植物进化区中央偏西南，面积7080平方米。池西岸有座双坡面敞廊式水榭，钢筋混凝土结构，面积105平方米。池内植睡莲、荷花、芡实、花叶水葱等水生植物。

蕨类园

位于水生植物池东侧，占地1.2万平方米。园内有座双层顶伞形荫棚，钢筋混凝土结构，面积430平方米。园中种植铁线蕨、凤尾蕨、鳞毛蕨、贯众、海金沙等10种蕨类植物。

松柏园

位于水生植物池东北部，占地8.3万平方米。园内丘陵起伏，群植雪松、白皮松、龙柏、中山柏、罗汉松、香榧、水杉、墨西哥落羽杉、池杉、日本柳杉等54种裸子植物。

木兰园

位于松柏园与水生植物池之间，占地1.5万平方米。园内有只仿玉兰花型的圆亭，钢筋混凝土结构，面积28.2平方米。园中种植白玉兰、二乔木兰、广玉兰、黄山木兰、天目木兰、鹅掌楸、乐昌含笑等36种木兰科植物。

牡丹园

种植着牡丹150个品种和芍药近万株，其中有被誉为牡丹中的花王姚黄、花后魏紫，以及枣红色的首案红、青白色的昆山夜光、肉红色的胡红，还有紫乔、洛阳红、大棕紫、玉楼春、乌龙卧墨池、晨玉、紫斑等精品。每年四五月间，牡丹、芍药争先怒放，满园姹紫嫣红，成为沪上赏牡丹的最好去处。园内还配植香樟、月桂、杜英、紫椴、杜仲、红果榆、枫香等86种乔灌木。

杜鹃园

位于水生植物池西北，占地3.4万平方米。园内植春鹃、夏鹃、毛白杜鹃、西洋鹃、云锦杜鹃等各种杜鹃5000多株。园南有座钢筋混凝土廊架，面积75.4平方米，廊侧植猕猴桃2种7株。园西北是片柿林。北部主要种植秤锤树、野茉莉、小叶白辛树、赛山梅、垂珠花等野茉莉科植物。

蔷薇园

位于水生植物池南侧，占地3.4万平方米。园内有钢筋混凝土结构的廊式蔷薇棚架一座，面积166.3平方米。园中植垂丝海棠、樱花、梅花、桃花、棠梨、山楂、紫荆、合欢等97种蔷薇科、豆科植物，仅月季就有150个品种近万株。除了隆冬，园中花开不绝。

槭树园

园内以槭树科植物为主，共有160多种植物。红云亭北山坡植山茱萸科植物，春日绿树白花，一片清香。园西紫薇区种植紫薇、浙江紫薇、石榴、栾树、无患子等乔灌木。园东南为占地460平方米的葡萄区，植葡萄、刺葡萄、雀梅藤、南蛇藤等以藤本为主的植物。园东、南部占地1万平方米的红枫区，植红枫、羽毛枫、樟叶槭、中华槭、罗浮槭，并配植黄栌、火炬树、乌桕等色叶树，深秋层林尽染，令人赏心悦目。

桂花园

位于蔷薇园南，占地1.9万平方米。园内有座菊艺廊，混合结构，面积112平方米。园中种植者桂花、女贞、光缘苦枥木、白腊树、丁香、金银木、木绣球、荚蒾、锦带花等86种植物。

竹园

位于桂花园东，占地3.2万平方米。园内有座仿傣家的竹楼架于溪水之上，为钢管仿竹结构，面积64平方米。园中种植着孝顺竹、刚竹、早园竹、鸟哺鸡竹、金镶玉竹、紫竹等85种竹类。

盆景园

区内的劲松院的松柏类盆景有五针松、罗汉松、黑松、真柏、桧柏、金钱松、矮紫杉等树种，苍松翠柏、古朴素雅。花果院的花果类盆景有梅、榆、紫藤、海棠、石榴、红枫、火棘、胡颓子、腊梅等树种。

绿化示范

垂直绿化区：临水处建绿萝榭，双层，混合结构，面积70.3平方米。混合结构的屏风式篱架，一列长52.5米，高2.5米；另一列长20米，高3米。钢筋混凝土结构的人字形廊式棚架，面积415平方米，廊内设坐椅。在这些建筑上攀援着猕猴桃、常绿油麻藤、广东蛇葡萄、鸡血藤、异叶爬山虎、山荞麦、美洲南蛇藤等30余种藤本植物。
绿篱区：位于绿化示范区东南部，占地2000平方米。区内种植椤木、金叶女贞、红花继木、厚皮香等新型绿篱材料及定型植物。
草花区：位于绿化示范区南部西侧和北部东侧，占地1160平方米。区内植角堇、球根鸢尾等一二年生和多年生宿根、球根花卉。
地被植物区：位于绿化示范区南部东侧，占地920平方米。区内种植荷兰菊、钓钟柳、大滨菊、大花萱草、鸢尾、金鸡菊、花叶蔓长春花、品种美人蕉、过路黄等多种地被植物，绿叶葱葱，色彩艳丽。
草坪区：位于绿化示范区北部，占地3400平方米。主草坪为矮生多年生百慕大和黑麦草混播。种植细叶结缕草、马尼拉草、海滨雀稗、钝叶草等草坪植物，宛如一片绿茵地毯。
屋顶绿化区：位于绿化示范区中部南侧，占地212平方米。种植矮锦带花、六月雪、紫叶小檗、小叶扶芳藤、花叶玉簪、金钱蒲等10多种宜于屋顶绿化的植物。