Основними напрямками роботи відділу є інтродукція рослин, фітогеографія, популяційна екологія та фітосозологія.

Відділ тропічних та субтропічних рослин було створено в 1974 році. Він є провідним науковим центром по орхідології та космобіології в Україні.

Відділ квітниково-декоративних рослин Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України є провідним науковим центром в Україні з питань інтродукції, сортовивчення, селекції та впровадження в зелене будівництво основних груп трав’янистих квітниково-декоративних рослин. За роки існування відділу створені надзвичайно цінні колекції декоративних видів і форм, які на сьогодні нараховують більше 3,5 тисяч видів і сортів.

Відділ засновано в 1944 р. і його першим завідувачем був відомий ботанік і знавець історії старовинних парків і дендропарків України професор О.Л.ЛИПА. Згодом на посаду завідувача був запрошений доктор біологічних наук, професор Леонід Іванович РУБЦОВ, з ім’ям якого пов’язано формування насаджень дендрарію, тобто колекції дерев та кущів і найбільшої гордості Ботанічного саду – саду бузків.

Основні напрямки досліджень: інтродукція плодових рослин з метою збагачення рослинних ресурсів України, збереження біорізноманіття плодових рослин ex situ, селекція південних, нових і місцевих малопоширених плодових культур; вивчення взаємодії і післядії плoдових культур з метою визначення місця культури в садозміні і сівозміні розсадників.

На сьогодні відділ нових культур Національного ботанічного саду ім.М.М.Гришка НАН України є важливим науковим і практичним центром в галузі інтродукції і акліматизації рослин, селекції і впровадження нових культур у виробництво з метою ефективного викорис­тання рослинних ресурсів у народному господарстві, збагачення видового різноманіття та збільшення стійкості і продуктивності агрофіто­ценозів.

Алелопатія – відносно молодий напрямок в біологічній науці, який сформувався на стику фізіології рослин і геоботаніки. Він поєднує комплекс проблем по вивченню взаємовідносин організмів в екосистемах з експериментальною фізіологією рослин.

Відділ зеленого будівництва є наймолодшим підрозділом Ботанічного саду.

Розвиток медичної ботаніки в Національному ботанічному саду, як окремого наукового напрямку, розпочався у 1979 р.

Основні напрямки наукових досліджень сконцентровані на питаннях біоіндикації та фітогеохімічного моніторингу забруднення атмосферного повітря важкими металами, моніторингу тропосферного (приземного) озону та вивченні його потенціальної фітотоксичності, а також хемосистематичні та популяційні дослідження за допомогою молекулярно-генетичних маркерів.

ЦККП «ВЕРХ» входить до складу НБС ім. М.М.Гришка НАН України як, науковий підрозділ, підпорядкований безпосередньо дирекції НБС, без статусу юридичної особи. Головним завданням Центру є надання науковцям НАН України можливості проводити дослідження на наукових приладах/обладнанні сучасного рівня, які є в розпорядженні Центру і обслуговуються кваліфікованим персоналом, здатним підтримувати обладнання у високоякісному робочому стані та надавати консультативні послуги.