El Jardí mostra una representació de la flora de les regions del món amb clima mediterrani. La vegetació mediterrània està considerada com una de les més riques en diversitat d'espècies. Es calcula que només un 1,7% de la superfície emergida de la terra presenta clima mediterrani, però la varietat vegetal arriba a un 20% de la flora mundial, de la qual ben bé la meitat és endèmica. Actualment la vegetació mediterrània està fortament amenaçada a causa sobretot de l'acció humana. Per aquest motiu, el Jardí té dos objectius principals: contribuir a la preservació de les espècies vegetals per al futur i fer-ne divulgació per tal d'augmentar la sensibilitat ciutadana envers el respecte a la natura i el valor de la biodiversitat.
La conca mediterrània (entre els paral·lels 45º i 30º N) no és l'única regió del món amb clima mediterrani. Hi ha altres àrees del planeta, situades a la mateixa latitud a l'hemisferi Nord o a l'equivalent a l'hemisferi Sud, que també tenen aquest clima. Aquestes àrees són: el sud i el sud-oest d'Austràlia (entre els paral·lels 37º i 27º S), el sud de Sud-àfrica (entre els paral·lels 30º i 35º S), el centre de Xile (entre els paral·lels 30º i 37º S) i l'oest de Califòrnia (entre els paral·lels 42º i 30º N). Juntes formen el bioma mediterrani, un conjunt de comunitats vegetals i animals, allunyades en l'espai, però de característiques similars resultat de coincidències climàtiques. La riquesa florística d'aquestes àrees i la semblança de les seves plantes i paisatges són la font d'inspiració del Jardí Botànic de Barcelona.
El Jardí ofereix les col·leccions de plantes mediterrànies distribuïdes en sectors segons la seva procedència geogràfica (Austràlia, Xile, Califòrnia, Sud-àfrica i conca mediterrània) i, a la vegada, agrupades d'acord amb els paisatges que formen a la natura. Aquestes agrupacions, anomenades fitoepisodis, són les unitats expositives i de gestió del Jardí Botànic. Actualment hi són representats 87 fitoepisodis. Els que mostren els boscos són a les parts més altes i els dominats per les plantes arbustives ocupen les zones centrals i baixes. Al punt central més baix del Jardí hi ha l'estany que mostra una varietat de plantes aquàtiques. Tot plegat suma unes 1.500 espècies. Per altra banda, també viuen al Jardí alguns arbres anteriors a la seva construcció (garrofers, figueres, pins i ametllers) ben característics dels nostres paisatges.