У Національному ботанічному саду ім.М.М.Гришка на площі 129,86 га створено уні­кальні за якісним і кількісним складом ко­лекції квітниково-декоративних, лікарсь­ких, плодових, овочевих, пряноароматичних, кормових і технічних рослин з усіх ботаніко-географічних регіонів світу, які нара­ховують понад 10 тисяч видів, форм і сортів. Ці величезні колекції мають надзвичайно важливе наукове та економічне значення. Зокрема в Саду зібрана найкра­ща у світі колекція форм кизилу справжнь­ого, найбільша в Східній Європі колекція дуба, клена, липи, берези, горіха, бузку, ди­корослих плодових рослин. Усі колекції є особливо цінними з погляду збереження різноманітності рослин ех situ. В теплицях зростають деякі рідкісні тропічні види і навіть такі, що вже зникли в природних умовах.

У НБС ім.М.М.Гришка створено одну з найбільших у світі колекцій живих рослин помірного поя­су Євразії, яка нараховує 1178 видів зі 113 родин, у тому числі дерев, кущів та напівкущів – 317 видів, трав'янистих рос­лин – 861 вид.

Завдяки унікальному ботаніко-географічному принципу представлення живих рослин у Національному ботанічному саду ім.М.М.Гришка впродовж більш ніж 60-річного періоду існування географічних ділянок сформувалися фітоценози, які від­творюють природну рослинність (типові пейзажі і навіть рельєф) окремих регіонів Євразії. Це такі експозиційні ділянки – “Ліси рівнинної частини України” (12,0 га), “Степи України” (2,5 га), “Українські Карпати” (6,0 га), “Крим” (2,5 га), “Кавказ” (5,75 га), “Середня Азія” (3,5 га), “Далекий Схід” (6,0 га), “Алтай та Західний Сибір” (1,8 га).

В дендрарії на площі в 30 га зібрано унікальну колекцію дерев, кущів та ліан – 1062 видів, різновидів та форм, які представлені на ділянках: “Голонасінні”, “Березовий гай”, “Букові”, “Розові”, “Горіхово-липово-кленові”, “Бобові”, “Волога долина”, “Сад магнолій”, “Сад бузків, або сірінгарій”.