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植物園是日據時代研究植物的重要場所，占地約8公頃，保留了當時從臺灣、日本、中國大陸、東南亞引進來的試驗研究植物種，至今園區內的建築與植物種類已遠超過以往盛況，蒐羅之植物多達約2000種。

台北植物園依植物分類系統與習性分區，每個區域以不同的主題呈現，並且設有解說牌介紹奇花異卉，例如荷花池、十二生肖區、多肉植物區、蕨類植物區、詩經植物區、民俗植物區、棕櫚科區等。隨著季節不同，植物林相會跟著變化，每個季節都有獨特味道，若在午後進入，光線與溫度則讓人有更舒服的感受。