上海园面积约2850平方米。园中建筑等架构均呈灰、白基调，“展园中所有的色彩都通过植物自身呈现”。负责上海园项目的华东建筑设计研究院有限公司设计师施皓说：“设计初衷不仅是展示植物园艺，更是用植物来塑造空间表情。”

为此，上海园采用了300多个植物品种。全园以上、中层乔木围合分割空间，主要是适合北京当地的植物品种，如白皮松、蒙古栎等。下层景观则以开花、彩叶地被植物的组合花镜和观赏草类为主。园区内的植物表现手法多样，模纹花坛、花瀑、分类园、花境、垂直和悬挂等方式，充分体现了各品种植物的特色。

在全园入口的云阶处，台阶中央的花坛运用模纹形式，红色、樱桃粉色的何氏凤仙勾勒出中国传统云纹图案。两侧高大的悬铃木下搭配经典的暖色系组合式花镜，色彩鲜艳热烈。云阶背面花瀑主体区域选用多个欧月品种月季，以花期较长的进口大花绣球品种“博登湖”勾边，既完美表达出倾泻云瀑概念，又可保持花瀑常开不衰。

在全园视觉焦点的云巢区域，植物设计采用垂直和悬挂方式，8个大小不一的花球悬挂于建筑之上。在游客通行的楼梯挡墙上，模拟家庭背景墙，运用多肉植物拼图相框和墙面彩绘提升了空间观感和游览趣味。

全园竖向高差变化最强烈的云岗区，主打植物是落新妇和矾根。粉红、粉白的落新妇氤氲一片，使游客仿佛漫步花海云桥，各色矾根则在云桥蜿蜒处体现缤纷的色彩。下穿的云涧两侧是大面积垂直绿植，用彩叶草、矾根、小叶栀子等勾勒出黄浦江两岸的天际线、东方明珠等特色建筑，体现上海城市特征。

植物分类展示也是上海展园的特色之一。全园分成了以蕨类植物为特色的荫生植物区、旱生植物为主的岩生植物区，还有鸢尾专类园、香草园、水上森林园、花境展示园、阳台植物园等9个特色展示区。