En esta colección de 18 parterres, se ha utilizado el método clásico de exposición en el que las plantas se organizan espacialmente según su relación filogenética (siguiendo los criterios de la escuela Ranaliana, una de las corrientes que defendían que la flor más primitiva, originada a partir de las cicadáceas, sería hermafrodita, con perianto y polinización por animales). Esta colección tiene una finalidad principalmente didáctica, enfocada a conocer la evolución de las plantas. Cada uno de los parterres se encuentra bordeado por un seto de plantas representativas de cada grupo.

Gimnospermas. Con especies consideradas “fósiles vivientes”, como el ginkgo (Ginkgo biloba), especie emblemática de la flora asiática. Destaca también un ejemplar de pinsapo o abeto andaluz (Abies pinsapo), endémico de las sierras de Cádiz y Málaga, además de cedros (Cedrus), píceas (Picea), y una metasecuoya (Metasequoia glyptostroboides), otro fósil viviente originario de China, descubierto en 1944. Encontramos también, entre muchas otras coníferas, tejos (Taxus baccata), sabinas (Juniperus thurifera, J. phoenicea) y el araar o ciprés de Cartagena (Tetraclinis articulata).

Angiospermas monocotiledóneas. Este grupo está representado por palmeras (arecáceas) relativamente tolerantes al frío, como es el caso del palmito (Chamaerops humilis) o la palmera canaria (Phoenix canariensis), entre otras especies; asparagáceas, como Agave americana, Yucca brevifolia y la esparraguera (Asparagus acutifolius); gramíneas (= poáceas), como el albardín (Lygeum spartum) o el berceo (Stipa gigantea); liliáceas, mayoritariamente bulbosas y rizomatosas, como el lirio amarillo (Iris pseudacorus), algunas cultivariedades de lirio común (Iris germanica) y tulipanes (Tulipa gesneriana), entre otras.

Angiospermas dicotiledóneas. La parte más grande de la Colección Sistemática incluye cuadros de diferentes subclases:

-     Subclase Magnólidas, con representantes de la familia de las magnoliáceas (Magnolia grandiflora, M. liliiflora, M. x soulangenaa), lauráceas (Laurus nobilis) y varias ranunculáceas herbáceas vivaces, entre las que se encuentra el endemismo ibérico amenazado Delphinium fissum subsp. sordidum, así como aguileñas (Aquilegia vulgaris).

-     Subclase Hamamélidas, con árboles de la familia de las ulmáceas, como el almez (Celtis australis), la morera (Morus alba), el avellano (Corylus avellana) o el carpe (Carpinus betulus), entre otras, así como de otras familias con gran importancia forestal y ornamental: juglandáceas, como el nogal (Juglans regia), y fagáceas, como el quejigo (Quercus faginea), la encina (Q. ilex…).

-     Subclase Cariofílidas, con cariofiláceas (Gypsophila struthium) y amarantáceas como la orgaza (Atriplex halimus), entre otras, capaces de vivir sobre yesos (plantas gipsófilas) y en suelos salobres (plantas halófitas), respectivamente.

-     Subclase Dilénidas, con salicáceas, como sauces (Salix) y chopos (Populus), malváceas, como los tilos (Tilia), tamaricáceas, como tarayes (Tamarix), cistáceas, como las jaras y estepas (Cistus albidus, C. salviifolius, C. monspeliensis…), ericáceas, como el madroño (Arbutus unedo), una pequeña colección de las crucíferas arbustivas endémicas del género Vella, incluyendo el pítano (Vella pseudocytisus) y el piorno de crucecitas (Vella spinosa), o una importante colección del género Limonium, de la familia de las plumbagináceas, entre otras.

-     Subclase Rósidas, representada con las familias de las rosáceas (Prunus spinosa, Sorbus aria, Rosa canina...), anacardiáceas, como la cornicabra (Pistacia terebinthus), las leguminosas o fabáceas, como el árbol del amor (Cercis siliquastrum) y el espantalobos (Colutea brevialata), aceráceas, como el falso sicómoro (Acer pseudoplatanus), aquifoliáceas, como el acebo (Ilex aquifolium), ramnáceas, como la espina de Cristo (Paliurus spina-christi), hipocastanáceas, como el castaño de Indias (Aesculus hippocastanum), entre otras.

-     Subclase Astéridas, con especies de la familia de las oleáceas, como el labiérnago (Phillyrea angustifolia), fresnos (Fraxinus angustifolia, F. americana), lilos (Syringa vulgaris), madreselvas (Lonicera), o representantes de la familia de las lamiáceas (= labiadas), dominada por arbustos aromáticos (Salvia, Thymus, Sideritis…), entre otras.