Сад розташовується уздовж Богодухівської балки. Тут простягнувся ланцюг з семи ставків. Грунти саду переважно чорноземні, але зустрічаються ділянки з болотними солончаковими грунтами і відшаровуваннями лісових порід.
Площа саду складає 203 га. що дозволяє займати одне з перших місць по площі в Європі. На його території росте близько п'яти з половиною тисяч видів рослин.
Під склом знаходиться 1200 квадратних метрів площі, що дозволило організувати 5 оранжерей і імітувати умови тропіків і субтропіків.
Структурно сад розділений на п'ять відділів, в яких працюють окремі дослідницькі групи:
- Відділ дендрології та квітникарства (група дендрології, група квітництва);
- Відділ мобілізації рослинних ресурсів (група харчових рослин, група кормових рослин, група прискорення методів розмноження рослин, група фітохімічних оцінки рослинних ресурсів);
- Відділ флори (група «Гербарій», група інтродукції рослин, група тропічної і субтропічної флори);
- Відділ популяційної генетики;
- Відділ фітоекології.
У колекціях донецького ботанічного саду росте 71 вид рослин, що охороняються на міжнародному рівні. 97 видів рослин, занесених до Червоної книги України. 88 видів рослин, що охороняються на регіональному рівні.
У 1983 році Донецький ботанічний сад отримав статус пам'ятника садово-паркового мистецтва загальнодержавного значення.
За роботи з охорони природи Донецький ботанічний сад в 1984 році нагороджений великою срібною медаллю програми ООН з охорони навколишнього середовища.
План-схема основних екскурсійних об'єктів, експозиції і колекції Донецького ботанічного саду НАН України
- Центральний вхід.
- Бюст директора-організатора ботанічного саду чл.-кор. НАН України О.М. Кондратюка.
- Головна алея Саду: а) ялинова; б) липова; в) горіхова.
- Сад ім. Т.Г. Шевченко.
- Сад бузку.
- Бузкова алея.
- Алея каштана кінського.
- Демонстраційний сад.
- Експозиції і колекції квітково-декоративних рослин: а) експозиція грунтово-покривних рослин; б) експозиція хризантеми мілкоцвітна; в) колекції калістефуса китайського і декоративних злаків.
- Алея бузку угорської.
- Колекції квітково декоративних рослин (півонії, лілейники, айстри, канни, жоржини та ін.)
- Експозиція рідкісних деревних рослин.
- Розарій.
- Сад мініатюр.
- Пальметні сад.
- Сад штамбових культур.
- Модринова алея.
- Колекція «ковили».
- Географічні і едафіческіе варіанти степів України.
- Експозиція декоративних яблунь.
- Колекція кормових і лікарських рослин.
- Експозиція «Степові і опушечние рослини Донбасу».
- Березова алея.
- Алея каштана кінського.
- Експозиція «Ефіроолійні рослини в аромaтерапіі і садовому дизайні».
- Експозиції багаторічних ефіроолійних рослин і однорічних ліан.
- Колекція видів роду сосна.
- Грушева алея.
- Кленова алея.
- Експозиція «Раритетні види рослин південного сходу України».
- Екологічна стежка.
- Фондові оранжереї. Експозиції і колекції тропічних і субтропічних рослин.