Ze względu na cenną kolekcję drzew i krzewów, czyli dendroloflorę Ogród Botaniczny jest nazywany Arboretum. Kolekcja dendrologiczna liczy obecnie 516 taksonów, w tym krzewy należą do 302 gatunków i odmian, a drzewa – do 214. Tworzą ją zarówno gatunki rodzime, pospolite w kraju, jak i obcego pochodzenia, a także odmiany botaniczne (występujących w naturze) i ogrodowe (wyhodowane odmiany ozdobne).

Chlubą Ogrodu jest kolekcja róż – rosarium, licząca kilkaset krzewów należących do 48 taksonów. Są wśród nich róże historyczne, czyli uzyskane przed 1867 r. lub nieco później, cechujące się intensywnym zapachem i dużą odpornością na mrozy. Do najstarszych w Europie należą roże damasceńskie, np. ‘Madame Hardy’ czy ‘de Rescht’. Wśród róż francuskich można wymienić ‘Cardinal de Richelieu’ i ‘Charles de Mills’. Roża portlandzka to np. ‘Jacques Cartier’, a burbońskie to: ‘La Reine Victoria’, ‘Louise Odier’ i bezkolcowa ‘Martha’.

W Ogrodzie rośnie 58 taksonów rodzimych drzew i krzewów, pozostałe pochodzą z różnych, czasem bardzo odległych rejonów świata. Tworzą one ciekawe kolekcje geograficzne, np. roślin pochodzących z Ameryki Północnej – należy do nich niezwykle efektowna żółtnica pomarańczowa Maclura pomifera z zielonymi owocami wielkości pomarańczy. Imponujących rozmiarów są drzewa orzechów czarnych Juglans nigra i szarych J. cinerea, a także orzesznik gorzki Carya cordiformis i liczne daglezje zielone Pseudotsuga menziesii. Z Ameryki Północnej pochodzą także: cypryśnik błotny Taxodium distichum, ambrowiec amerykański Liquidambar styraciflua i różne odmiany tulipanowców amerykańskich Liriodendron tulipifera. Możemy także pochwalić się okazem mamutowca olbrzymiego Sequoiadendron giganteum – ten gatunek reprezentuje najwyższe drzewa na świecie! Do cennych drzew wywodzących się z Azji należą m.in.: eukomia wiązowata Eucommia ulmoides, brzostownica japońska Zelkova serrata i grujecznik japoński Cercidiphyllum japonicum. Ciekawsze rośliny o Azjatyckim rodowodzie to także: dawidia chińska Davidia involucrata, mikrobiota syberyjska Microbiota decussata, żywotnikowiec japoński Thujopsis dolabrata, palecznik chiński Decaisnea insignis, kolkwicja chińska Kolkwitzia amabilis, judaszowce Cercis sp. div., kalopanaks siedmioklapowy Kalopanax septemlobus, abelia koreańska Abelia mosanensis, kielichowiec chiński Calycanthus chinensis i złotlin japoński Kerria japonica.

Inne ciekawe kolekcje tematyczne i systematyczne to:

- kolekcja pnączy, w tym milin amerykański Campsis radicans, słodlin (glicynia) chińska Wisteria sinensis, akebia pięciolistkowa Akebia quinata, winobluszcze pięciolistkowy Parthenocissus quinquefolia i trojklapowy P. quinquefolia oraz liczne powojniki Clematis sp. div.

- kolekcja geofitów, w tym gatunków wczesnowiosennych związanych z lasami liściastymi, jak ziarnopłon wiosenny Ficaria verna, zawilce gajowy Anemone nemorosa i żołty A. ranunculoides oraz kokorycz pusta Corydalis solida i zdrojowka rutewkowata Isophyrum thalictroides. Pod okapem drzew i na trawnikach rosną krokusy: spiski Crocus scepusiensis i Tommasiniego C. tommasinianus, cebulice: dwulistna Scilla bifolia i syberyjska S. sibirica, rannik cylicyjski Eranthis cilicica, śnieżyca wiosenna Leucojum vernum, śniedek baldaszkowaty Ornithogalum umbellatum i zwisły O. nutans. Liczne są także barwne odmiany narcyzów Narcissus sp. div. i tulipanów Tulipa sp. div. oraz tulipan dziki T. sylvestris.

- kolekcja liliowców Hemerocallis (71 gatunków i odmian), ich kwiaty są duże i niezwykle atrakcyjne, od jasnożołtych, przez pomarańczowe do bordowych, ciekawostką jest to, że są one jadalne.

- kolekcja jeżówek Echinacea (66 odmian) założona w 2022 roku – te pochodzące z Ameryki Północnej byliny charakteryzują się różnymi barwami i kształtami kwiatostanów, uwielbiają je zapylacze. Sadzonki podarowała firma Vitroflora z Trzęsacza.

- kolekcja ziół, tzw. rabata ziołowa powstała w 2019 roku i składa się z kilkudziesięciu gatunków o znaczeniu użytkowym. Rosną tu takie rośliny jak: koper włoski Foeniculum vulgare, kozłek lekarski Valeriana officinalis, szałwia lekarska Salvia officinalis, ruta zwyczajna Ruta graveolens czy macierzanki Thymus sp. div. Rabata została tak zaprojektowana, aby każdy mógł swobodnie dotrzeć do każdej rośliny, dotknąć, powąchać – jest to rodzaj ogródka sensorycznego,

- kolekcja roślin cieniolubnych założona w 2020 roku. W jej skład wchodzą liczne odmiany funkii Hosta sp. div. i brunnery wielkolistnej Brunnera macrophylla oraz paprocie, np. wietlica japońska Athyrium niponicum.

- kolekcja traw ozdobnych tworzą okazałe miskanty Miscanthus sp. div., a także piórkówka zwisła Pennisetum flaccidum, palczatka miotlasta Schizachyrium scoparium, włosokwiat Tripidium ravennae i perłówka wyniosła Melica altissima. Kolekcja powstała dzięki współpracy z Ogrodem Botanicznym IHAR w Bydgoszczy.

- kolekcja rojników Sempervirens założona w 2023 r. (20 odmian) reprezentuje zimozielone byliny z rodziny gruboszowatych o małych wymaganiach co do wilgotności i żyzności. Potrafią one magazynować wodę w liściach. Sadzonki podarowała Szkółka Barcikowscy z Pakości.

- „kaktusowy zakątek” z opuncją brązowokolczastą Opuntia phaeacantha var. camanchica zachwyca mrozoodpornymi, kwitnącymi na żółto opuncjami. Skalniak powstał dzięki współpracy z Klubem Miłośnikow Kaktusow przy Klubie Arka w Bydgoszczy.

- kolekcja sukulentów i roślin egzotycznych mieści się w budynku oranżerii, tworzy ją ponad 55 gatunków roślin, m.in. aloesy Aloe, agawy Agave, rośliny gruboszowate Crassulaceae, kaktusowate Cactaceae i wilczomleczowate Euphorbiaceae. Od wiosny do jesieni rośliny są eksponowane przed budynkiem oranżerii.

- „sztuczna wydma” to kolekcja roślin kserotermicznych, psammofilnych i typowych dla wydm nadmorskich. Usypany, piaszczysty pagórek porastają m.in.: kocanki piaskowe Helichrysum arenarium, mikołajek płaskolistny Eryngium planum, przelot pospolity Anthyllis vulneraria, piaskownica zwyczajna Ammophila arenaria i wydmuchrzyca piaskowa Leymus arenarius.

- kolekcja roślin wodnych i szuwarowych porasta ogrodowy staw. Szczególnie efektowne są grzybienie białe Nymphaea alba, występujące w barwnych odmianach. W wodzie rośnie osoka aloesowata Stratiotes aloides i rogatek sztywny Ceratophyllum demersum. Wokół stawu obecne są szuwary z takimi gatunkami jak: trzcina pospolita Phragmites australis, pałki szerokolistna Typha latifolia i wąskolistna T. angustifolia, tatarak zwyczajny Acorus calamus, wiązowka błotna Filipendula ulmaria, sadziec konopiasty Eupatorium cannabinum, ponikło błotne Eleocharis palustris oraz liczne gatunki turzyc Carex.

- „ogród przyjazny ptakom” to kolekcja roślin stanowiących bazę pokarmową i miejsce schronienia dla ptaków. Nasadzenia w Ogrodzie zostały tak skomponowane, aby nawet zimą ptaki znajdowały pożywienie, którego dostarczają m.in. owoce głogów, berberysów, jarzębów czy irg.

- kolekcja roślin miododajnych to specjalnie dobrany zestaw gatunków stanowiący pożytek dla zapylaczy. W Ogrodzie oprócz pasieki z pszczołą miodną występuje cała gama dzikich zapylaczy, które chętnie korzystają z roślin o barwnych kwiatach i intensywnym zapachu, są to np. lawendy, budleje, tymianki, nawłocie i wiele innych.

- „dziki zakątek” to fragment Ogrodu w południowej części, gdzie rośliny celowo są rzadziej koszone, aby tworzyły siedlisko spontanicznej roślinności o charakterze łąkowym, a tym samym schronienie dla zwierząt, np. jeży.

- kolekcja roślin prawnie chronionych i zagrożonych. W Ogrodzie rośnie 38 gatunków roślin prawnie chronionych (Rozporządzenie… 2014). Aż 12 jest umieszczonych w Polskiej Czerwonej Księdze roślin (Kaźmierczakowa i in. 2014), a 26 gatunków znajduje się na Polskiej czerwonej liście paprotników i roślin kwiatowych (Kaźmierczakowa i in. 2016). Przykładami roślin ściśle chronionych są: miłek wiosenny Adonis vernalis, brzoza niska Betula humilis, powojnik prosty Clematis recta, dyptam jesionolistny Dictamnus albus, jarząb szwedzki Sorbus intermedia i kłokoczka południowa Staphyllea pinnata. Ich znajomość jest warunkiem skutecznej ochrony roślin występujących w warunkach naturalnych!

- kolekcja drzew pomnikowych tworzy 10 drzew uznanych za pomniki przyrody zgodnie z Uchwałą Rady Miasta Bydgoszczy nr LXII/1300/14 z dnia 24 września 2014 r. (Dz. Urz. 2014 poz. 2720). Są to: dąb burgundzki odm. wąskolistna Quercus cerris var. austriaca, dąb szypułkowy Quercus robur, ewodia Daniella Tetradium daniellii, grusza polna Pyrus pyraster, kasztanowiec zwyczajny Aesculus hippocastanum, kłęk amerykański Gymnocladus dioica, leszczyna turecka Corylus colurna, magnolia pośrednia Magnolia ×soulangeana, topola biała Populus alba, wiąz syberyjski Ulmus pumila.

- kolekcje systematyczne - w Ogrodzie rośnie łącznie ponad 1200 taksonów roślin naczyniowych,  dominują okrytonasienne nad nagonasiennymi (58 taksonów), należą one do różnych klas, rzędów, rodzin i rodzajów, stąd mogą być one omawiane jako odrębne grupy. Ponadto florę Ogrodu reprezentuje blisko 38 taksonów mchów i 2 gatunki wątrobowców, ponad 100 gatunków grzybów oraz 51 gatunków porostów.

Występujące w Ogrodzie rośliny, zarówno te posadzone i pielęgnowane przez człowieka, jak i te które pojawiły się samoistnie (spontanicznie) mogą być także analizowane pod kątem m.in. różnych przystosowań ekologicznych, form życiowych, grup geograficzno-historycznych, zagadnień związanych z biologią, rozwojem, morfologią, organografią, a także w aspekcie właściwości bioindykacyjnych czy leczniczych. Tworzą one często zbiorowiska roślinne, co pozwala na omawianie zagadnień z zakresu ekologii roślin i fitosocjologii. Zgromadzone kolekcje tworzą kompozycje przydatne na zajęciach architektury krajobrazu i planowania przestrzennego.

Przedstawione kolekcje dają przykłady wykorzystania zasobów Ogrodu Botanicznego UKW w czasie różnorodnych zajęć dydaktycznych i edukacyjnych. Rośliny opatrzono tabliczkami z nazwami gatunków w języku polskim i łacińskim.