Původním účelem zahrady bylo produkování dřevin k okrašlování města. Zajímavostí je, že v období obou světových válek sloužily zahradní pozemky k pěstování zeleniny pro samozásobení regionu. Plnohodnotná botanická zahrada byla městem zřízena až v roce 1954. Skleník pro pěstování exotických rostlin byl součástí areálu již od roku 1930, skutečný skleníkový komplex byl ale dokončen až v roce 1980. Vzhledem k nedostatkovosti stavebních materiálů, ale i samotnému způsobu výstavby, který byl proveden v rámci akcí „Z“, se skleníkový areál rychle opotřeboval a jeho údržba se stala neúnosnou. Zvláště problematické bylo zajišťování stálých tepelných podmínek pro rostliny. Během devadesátých let došlo k masivním změnám v uspořádání zahrady a mezi lety 1995–2000 byl vystavěn nový komplex skleníků podle architekta Pavla Vaněčka. Půdorys komplexu je analogií na buněčnou strukturu rostlinného pletiva. V roce 2014 ke komplexu přibyl ještě skleník s tropickými leknínovitými rostlinami, kterým vévodí viktorie královská. V parkové části zahrady jsou umístěny sbírky trvalek a růží, ikonickými se pro libereckou zahradu staly rozličné druhy pěnišníků, vysázené po celém jejím obvodu. Venkovním expozicím dominuje rozsáhlé alpinum, na němž jsou pěstovány zejména rostliny reprezentující skalní stepi českého středohoří, vřesoviště či krkonošsko-jizerskou horskou květenu. V blízkosti skleníkového komplexu se nachází orientální zahrádka a od roku 2014 je součástí venkovních expozic i oddělení květeny mokřadů a vodních zahrad. Ojedinělým je i pokus o humor v zahradním designu vyjádřený pomocí tzv. depresivní zahrádky (instalované v r. 2010) a „lidové“ zahrádky (od r. 2017). Skleníkové expozice jsou děleny dle floristických říší, v komplexu se tak nachází sekce australis (prezentující velké množství australských endemitů), paleotropis (tropický deštný les s hlavním lákadlem v podobě zmijovce titánského) a neotropis (květenná říše střední a jižní Ameriky). Dále jsou zde expozice masožravých rostlin, pavilon velkých kaktusů a též např. pavilon květnic, který svou rozsáhlou sbírkou kamélií upomíná na dobu profesionálních lovců rostlin a sbírek zámeckých oranžerií. Skleníkový komplex doplňují menší expozice v podobě sbírek sukulentů (v níž se nachází samičí exemplář welwitschie podivné), malých pouštních kaktusů, expozice bonsaí, orchidejí atd. Součástí expozic je i akvarijní část se sladkovodními a mořskými rybami a ptačí voliéra.