该植物园位于园区现代大道中段的北部，与金鸡湖、沙湖互成犄角，总占地面积约60．5公顷，其中水面面积约12公顷。该园的设计方案出自荷兰知名景观设计公司NITA景观设计院。白塘植物园内的植物搭配和植物造景将突出生态景观，植物设计、地型塑造、水体设计等均以模拟自然界的生态为原则。将布置一定规模的自然风景林，并引入一些野生动物、鸟类、昆虫等，逐步使林子自身形成生态循环。为了弥补园区内无天然山体的不足，在植物园中还将进行地形改造，通过人工堆土造山，营造出山峦跌宕起伏的景观。白塘湖湖水也将尽量以原始生态的面目呈现，一方面水位可进行有效控制，并与外河水循环贯通，另一方面，通过曲折的湖岸线、河网山坡湿地等来自然展示多样的生态群落。

该植物园可大致分为西、中、东三大地块区域，地势也从西向东逐渐提高。

西区：地势较为平坦，布有“公园西主入口、综合服务建筑1（音乐雾广场）、综合服务建筑3、租船管理处”以及观光游览车起（终）站点，这些均为公园游客活动相对集中的聚散地。

中区：地势较“西区”有所提高且起伏不平，一是为了适当遮挡入园游客的视线，同时也是根据“春夏秋冬”季节与适宜植物生长的特征而筑。其中“游船车辆修理处”布置于“春岛”，“VIP贵宾接待室”布置于“秋岛上”。

东区：地势较高。采用机械堆筑主峰高度为14.8米、次峰高度为11米的人工山体。其间布置“综合服务建筑2、综合服务建筑4 ”以及“山顶茶室”。为了体现城郊野外山林的原始旷野情趣，在山体上还构筑二条“人工溪流”，一条为“水溪”，另一条为“旱溪” 。同时在山体上的适当位置，还涉及布置了面积大小不等的三个“儿童游乐场”。