Vườn thực vật Cúc Phương là công trình xây dựng nhằm sưu tập gây trồng các loài cây qúy hiếm của Cúc Phương, Việt Nam và Thế giới nhằm phục vụ cho mục đích bảo tồn, lưu giữ nguồn gen thực vật. Đây còn là nơi thực nghiệm gây trồng các loài cây bản địa, đồng thời là công trình phục vụ nghiên cứu khoa học, học tập và tham quan du lịch. Với diện tích 160ha.Trong đó có 90 ha là diện tích trồng vườn thực vật, 51 ha là rừng tự nhiên trên núi đá, 10 ha diện tích rừng trồng thực nghiệm và một phần còn lại là khu vực hành chính của Vườn.

Căn cứ vào đặc điểm sinh thái của loài, điều kiện lập địa của khu vực và  dựa vào hệ thống tiến hóa của Takhtajan để bố trí  các loài cây trồng theo họ tiến hóa từ thấp đến cao  và được ký hiệu thành các khu A, B, C, D, Đ, E, G, H, I, K. Trong đó khu A, B, C, E, H là khu giành trồng các loài cây gỗ có nguồn gốc ở Cúc Phương, khu D bố trí cây miền Bắc Việt Nam, khu Đ là cây nhập nội, khu G là loài tre trúc, khu I là các loài cây ăn quả, khu K là loài song mây. Diện tích thiết kế trồng cho mỗi loài ít nhất là 0,1 ha và nhiều nhất là 1 ha.    

Đến nay đã sưu tập và bảo tồn được 535 loài cây. Trong đó có 210 loài cây gỗ Cúc Phương, 85 loài cây gỗ của các vùng khác ở Việt nam, 5 loài nhập nội, 25 loài thuộc họ ráy, 20 loài cây ăn quả 15 loài tre trúc, 15 loài cau dừa, 20 loài cây thuốc và 140 loài lan. Các loài cây đều được chăm sóc và theo dõi sinh trưởng để nghiên cứu quá trình sinh trưởng phát triển. Nhiều loài đã nhiều đã ra hoa kết quả và cung cấp cây giống cho các chương trình trồng rừng bằng loài cây bản địa.