科学研究是植物园的重要职能。仙湖植物园的科研工作主要依托深圳市南亚热带植物多样性重点实验室（以下简称重点实验室）开展，它是我园最重要的科研平台，也是深圳市目前唯一一家进行综合植物学和园林园艺研究的机构，有良好的科研基础设施，既开展基础研究，也开展应用研究。第二个平台是广东深圳城市森林生态系统国家定位观测研究站（以下简称深圳城市生态站），侧重城市森林生态系统监测，于2017年初获得原国家林业和草原局资助兴建，是国家林业和草原局生态定位观测网络中心的第94号站，相关建设正在进行中。第三个平台是深圳市园林研究中心，组织和协调相关领域产学研机构，开展园林行业创新工作。
