桂花园位于整个植物园的西南处，北靠蔷薇园内月季园入口，东接竹园西邻槭树园。该园占地1.9万平方米，始建于1979年，是双子叶植物区最后一个亚纲，共9目27科，但主要种植以木犀科为主的植物。本园将冬夏常青，四季飘香的中国名花—桂花作为本园基调树，故曰桂花园。本园四周地形略高，桂花满山，中部平缓，设有大草坪及成片的花灌木，供游人停息、游玩在桂花园的入口及周围种植大片桂花树，是观赏秋色的主要园子之一。桂花原产我国西南，现长江流域广泛栽培，其花较小，属小花型，花色从白色到橙红。园内种植了银桂品种群（白色到淡黄色）、金桂品种群（黄色到深黄色）、丹桂品种群（桔红到橙黄）、四季桂品种群（白色或淡黄色）等，每年的9-10月，桂花竞相开放，满树黄花，香气沁人，在很远处就能闻到甜甜的桂花香，令人心旷神怡。此园是上海金秋观赏桂花主要景点之一，每年吸引大量的游客到此园西部设有菊廊凌霄架，建筑面积150平方米，前面有荷花池，是赏花休憩的佳处该园是以配置木犀科植物为主专类园，种类除了桂花品种外还有苦枥木、云南黄馨、女贞、日本女贞、浓香探春、流苏树、园叶刺桂、白蜡树、小蜡、金钟花等。在园北部种植成片的白丁香林，该处地势堆高，利于排水。每到开花时节，白花繁茂，香气扑鼻 该园入口东部有一片木绣球和绣球荚蒾林，每年春天开出满树白花，有的全为不孕花，大如斗球，有的仅边缘一圈不孕花，似蝴蝶在翩翩起舞，至秋天会结出红色果实。旁边片植了观花观果树种金银忍冬，秋冬季节红果累累，玲珑可爱。园内还种植了法国冬青，绿化树种泡桐、楸树、梓树、厚壳树、梓树、楸树等，观花树种糯米条、醉鱼草、凌霄，终年常绿的香花树浓香探春、栀子花等。