沈阳植物园主要以展示我国三北（东北、华北、西北）地区的植物资源为主，园内共收集了近两千种木本、草本、温室植物，是东北地区收集植物种类最多的植物园之一，园内的植物按照植物的科属、生态习性、生长地域等情况进行分类展示，共有木兰园、丁香园、杜鹃园、宿根花卉园、岩生植物区、荫生植物区、彩叶园等20个专类园。

植物园内的机车博物馆内珍藏有20世纪30年代8个国家的机车真品15台，复制品3台，分别陈列在蒸汽机车展厅和机车模型展厅中，在蒸汽机车展厅中的真品机车中有中国生产的3台，日本生产的5台，美国生产的2台，而捷克、罗马尼亚、前苏联、德国、波兰生产的各1台，其中不乏早期机车的代表作，为世界级珍品。植物园内的微型高尔夫球场的占地面积仅为两万平方米，由18个球洞组成。

在沈阳植物园内还散落着一些人文雕塑，这些雕塑均是以“人与自然”为主题的神化传说，有“盘古开天地”、“女娲补天”、“女娲造人”、“嫦娥奔月”、“后羿弓”、“愚公移山”、“神农尝百草”、“跨父逐日”、“精卫填海”等。

在植物园内还有一些休闲场所和游艺设施，有家庭野餐地、森林舞台以及空中自行车、跑马场、赛车、碰碰船、海盗船等，尤以游艺桥区最为突出，是植物园内游人最集中、场面最火爆场所。另外，在园内湖泊水面上建有五十余座风格各异的铁索桥，已成为游人热衷的项目。独具特色的儿童乐园，惊险刺激的攀岩，更令青少年流边忘返。这些项目都获得了国家专利。

园内每年还举办大型花展，其中“五一”的郁金香展，“六一”的牡丹芍药展，“七一”的百合展，“十一”的地被菊展。

辽宁沈阳东陵区AAAAA级景区