Koleksi Pohon dan Tumbuhan
Polong-polongan
Digolongkan menjadi 3 suku yaitu Mimosaceae, Caesalpiniaceae, dan Papilionaceae. Ada 157 jenis dari 70 marga yang termasuk dalam suku-suku tersebut. Berbagai jenis polong-polongan dimanfaatkan sebagai tanaman hias seperti jenis-jenis dari marga Amherstia, Brownea, Cassia, Senna, dan Saraca. Selain itu, beberapa jenis dimanfaatkan juga kayunya untuk bangunan seperti sonokeling (Dalbergia latifolia) dan wangkal (Albizia procera), tanaman penghijauan dan tepi jalan seperti Angsana (Pterocarpus indicus), Akasia (Acacia auriculiformis) dan Soga (Peltophorum pterocarpum). Ada pula yang dimanfaatkan sebagai tanaman obat seperti Johar (Senna siamea), Kedawung (Parkia timoriana), Dadap srep (Erythrina subumbrans), dan Dadap ayam (Erythrina orientalis).
Anggrek
Ditempatkan di rumah kaca yang kondisinya disesuaikan dengan habitat alaminya. Ada sekitar 2.344 spesimen anggrek alam yang terdiri atas 319 jenis, 69 marga, dan 277 masih sp.. Sekitar 7 jenis merupakan anggrek endemik Jawa Timur seperti Appendicula imbricata, Dendrobium arcuatum, Paphiopedilum glaucophyllum (anggrek selop), dan lain-lain. Sedangkan yang terancam keberadaannya di alam antara lain Ascocentrum miniatum, Phalaenopsis amabilis (anggrek bulan), Coelogyne pandurata (anggrek hitam) asal Kalimantan dan lain-lainnya.
Palem
Palem termasuk dalam famili Arecaceae dan merupakan jenis-jenis tertua yang telah dijumpai sejak zaman Cretaceus, kurang lebih 120 juta tahun yang lalu. Arecaceae sangat menarik dari segi botani, keindahan bentuknya, keanekaragaman jenis dan kegunaannya. Famili Arecaceae di dunia diperkirakan 200-300 genus dan sekitar 2000-3000 jenis tersebar di daerah tropis dan sub tropis. Indonesia merupakan pusat keanekaragaman palem dunia, dari jumlah palem yang terdapat di dunia 46 genus diantaranya (576 jenis) terdapat di Indonesia dan 29 genus merupakan palem endemik. (LBN-LIPI, 1978; Witono, 1998; Sharma, 2002; Chin, 2003).
Sebagai salah satu lembaga konservasi tumbuhan ex-situ, Kebun Raya Purwodadi mempunyai tugas melaksanakan inventarisasi, eksplorasi, penanaman koleksi dan pemeliharaan tumbuhan dataran rendah kering yang memiliki nilai ilmu pengetahuan dan berpotensi untuk dikoleksi (dikonservasi). Kebun Raya Purwodadi seluas 845.148 m2 memiliki 174 famili, 904 marga dan 1.896 jenis dengan koleksi Arecaceae sejumlah 60 marga 117 jenis dan 435 individu berdasarkan katalog 2006 (Suprapto et al., 2006).
Bambu
Sekitar 30 jenis bambu telah dikoleksi Kebun Raya Purwodadi, 16 jenis berasal dari Jawa, 2 jenis dari Maluku, 2 jenis dari Sulawesi, dan 10 jenis dari beberapa negara Asia (Cina, Jepang, Thailand, India, dan Birma). Gigantochloa manggong (Bambu Manggong) merupakan bambu endemik Jawa Timur , Gigantochloa apus (pring apus) sering dipergunakan untuk mebel, kerajinan atau atap rumah, Dendrocalamus asper (pring petung) rebungnya untuk dimakan, dan Schizostachyum silicatum (bambu wuluh) untuk seruling.
Paku
Koleksi tumbuhan paku ditata di bawah pepohonan besar dan rindang, karena kelompok tumbuhan ini menyukai tempat rindang dan lembab. Koleksinya mencapai 60 jenis dari 36 marga dan 21 suku. Di antaranya paku sarang burung (Asplenium nidus), suplir (Adiantum spp.), hata (Lygodium circinnatum), dan paku tanduk rusa/simbar menjangan (Platycerium coronarium). Ada beberapa koleksi tumbuhan paku bermanfaat lainnya, seperti paku sayur (Athyrium esculentum) yang dapat dimakan tunasnya, Asplenium sp. dan Adiantum sp. sebagai tanaman hias, paku ekor kuda Equisetum debile sebagai bahan pengobatan, Cyathea contaminans sebagai bahan media tumbuh anggrek, dan hata Lygodium circinnatum sebagai bahan kerajinan.
Obat
Terletak di petak XIV G dan V A, ditata sedemikian rupa hingga berfungsi sebagai taman yang menarik untuk dinikmati. Diantara koleksinya adalah Pace (Morinda citrifolia), buahnya untuk obat batuk dan tekanan darah tinggi, daun ungu (Graptophyllum pictum), daunnya untuk obat wasir, Widoro upas (Merremia mammosa), umbinya untuk obat kencing manis, Sembung (Blumea balsamifera) daunnya untuk obat asma, sakit jantung, Wudani (Quisqualis indica) daunnya untuk obat cacing dan lain-lainnya.