Сбирката от тропически и субтропически растения е на средно световно ниво и е най-богата на Балканския полуостров. Наброява около 3000 таксона (2300 вида и над 600 сорта и форми) от 156 растителни семейства. Това е 0,7 % от видовото разнообразие на висшите растения в света. Представени са растения от всички тропически райони. Демонстрира разнообразието от жизнени форми и приспособления към разнообразни екологични условия. Достойнство е присъствието в нея на някои от най-древните видове и групи растения, като Цикасовите. Разположена е в 12 оранжерии с обща площ 2200 м.

Събирана е в продължение на над 100 години. Най-старите образци, наследени от Царската ботаническа градина, са получени от градини в Австрия и Германия или закупени от европейски цветарски фирми. Запазени са над 80 вида растения, между които възрастните екземпляри на цикаси, палми, стрелиции и около 30 вида орхидеи (ванда, венерини пантофки). Опазени са по време на две световни войни благодарение на грижите и усилията на хората. Повечето останали растения са отгледани от семена и резници, получени чрез международния обмен. Около 10 % са образците, дарени от други ботанически градини, градинарски фирми и индивидуални лица.

Най-многочислени са колекциите от сукулентни растения, орхидеи, Змиярникови (ароиди), Геснериеви, бегонии. Отглеждат се редица полезни растения: хранителни (банан, цитруси, финикова палма, маслина, маниока, авокадо, японска мушмула, кафе); ароматни (мирта, лаврово дърво, черен пипер, канела, ванилия, лимонова трева); лекарствени (рауволфия, камфорово дърво, катарантус); технически (жожоба, сизал, бамбук, папирус) и много други. Ценителите на красотата могат да се насладят на оригиналните цветове на стрелиции, аламанди, тунбергии, аристолохии, пасифлори, водни лилии. Популярни са листнодекоративните бегонии, кротони и красиво цъфтящите азалеи, камелии, бугенвилеи, гардении.