Голонасінні – група рослин-реліктів, серед яких багато ендеміків та монотипних родів. Більшість з них є носіями унікальних і рідкісних біологічних особливостей, які вже не зустрічаються або мало поширені в сучасному рослинному світі, що робить їх незамінним елементом в науковій і навчальній діяльності Ботанічного саду Університету. В композиціях дендрарію ці рослини відіграють особливу роль, виконуючи санітарно-гігієнічні функції та зберігаючи декоративність протягом всього року.
СУ відкритому ґрунті в Ботанічного саду представлено 26 родів Голонасінних рослин, які відносяться до 5 родин відділів Ginkgophyta, Pinophyta, Gnetophyta:
Гінкговидні (Ginkgoaceae): Гінкго (Ginkgo);
Кипарисові (Cupressaceae): Калоцедрус (Calocedrus), Кипарисовик (Chamaecyparis), Криптомерія (Cryptomeria), Кунінгамія (Cunninghamia), Метасеквойя (Metasequoia), Мікробіота (Microbiota), Секвоя (Sequoia), Секвойядендрон або Мамонтове дерево (Sequoiadendron), Таксодіум або Болотяний кипарис (Taxodium), Туйовик (Thujopsis), Туя (Thuja), Широкогілочник (Platycladus), Яловець (Juniperus), Ксантоципарис (Xanthocyparis) і гібрид Кипарис Лейланда (Cupressocyparis × leylandii);
Соснові (Pinaceae): Модрина (Larix), Сосна (Pinus), Псевдомодрина (Pseudolarix), Псевдотсуга (Pseudotsuga), Тсуга (Tsuga), Ялина (Picea), Ялиця (Abies);
Тисові (Taxaceae): Головчатотис (Cephalotaxus), Тис (Taxus);
Ефедрові (Ephedraceae): Ефедра (Ephedra).
Всі Голонасінні – реліктові рослини, які потребують охорони у всіх місцях зростання, тому кожен вид цих рослин, представлений на території Ботанічного саду Університету має важливе значення. За даними Червоного Списку МСОП (2021-2) із 112 видів і різновидностей Голонасінних, які нині є в колекції, 1 вид (Picea kaoymai) має статус Critically Endangered (знаходиться під критичною загрозою), 10 видів (Abies fraseri, Abies koreana, Abies pinsapo, Ginkgo biloba, Larix decidua var. polonica, Metasequoia glyptostroboides, Picea omorica, Pinus nigra var. dalmatica, Sequoia, Sequoiadendron) – Endangered (знаходяться під загрозою), 12 видів (Abies cilicica, Abies holophylla, Chamaecyparis lawsoniana, Chamaecyparis obtusa, Cryptomeria japonica, Juniperus pingii, Larix gmelinii var. olgensis, Pinus monticola, Pinus peuce, Platycladus orientalis, Thuja standischii, Tsuga canadensis) мають статус Near Threatened (близький до загрозливого стану), 4 види (Ephedra gerardiana, Picea asperata, Pseudolarix amabilis, Thuja koraiensis) – Vulnerable (уразливі), 90 видів – Least Concern (знаходяться під невеликою загрозою). Із 7 видів Голонасінних, які занесені до Червоній Книги України, в колекції представлені Juniperus excelsa, Larix x polonica, Pinus cembra, Taxus baccata.
Нині в дендрарії Ботанічного Саду вирощується понад 1500 екземплярів Голонасінних. Майже половина з них – 40-70-річні рослини, висаджені в 1950-1980 рр. Досі збереглися біля 35 рослин, віком 100-150 років, висаджені в часи заснування Саду – 1839-1914 рр., які безумовно, є окрасою і гордістю Ботанічного саду. Насадження останніх років (починаючи з 2000 року) складають близько 60%.
Для збереження і збагачення колекції щороку проводиться насіннєве і вегетативне розмноження рослин, дорощування саджанців на розсаднику і в контейнерах. Поповнення колекції новими рослинами відбувається завдяки обміну насінням через насіннєву лабораторію з ботанічними установами світу, обміну живцями і посадковим матеріалом з ботанічними садами, дендропарками і заповідниками України, з приватних розсадників і садових центрів Києва та області.
В центрі наукової частини Ботанічного саду розташована Ділянка Хвойних рослин (Pinetum), площею близько 1 га. Назва її умовна, оскільки хвойні рослини ростуть по всій території Саду, але тут вони домінують (400 екземплярів). Назву вона отримала, коли в 1930-х роках навколо двох Сосен сибірських (Pinus sibirica) (1920 р.) і чотирьох екземплярів Туї західної (Thuja occidentalis) (1939 p.) був висаджений живопліт з Ялівцю козацького (Juniperus sabina), який зберігся і досі. Пізніше навколо нього сформований живопліт з Туї західної ‘Fastigiata’ загальною довжиною 88 п.м. у вигляді трьох трикутників. На цій ділянці ростуть найстарші в Ботанічному саду Сосни Веймутова (Pinus strobus) (1856 р.), Ялина звичайна (Picea abies) (1907 р.), Тис ягідний (Taxus baccata) віком більше 135 років, В’яз приземкуватий (Ulmus pumila) (1894 р.), Клен бархатистий (Acer velutinum) (1910 р.) та багато інших цікавих рослин.
На Ділянці Pinetum у 2009 році виділена ділянка Ялівців, площею 30м2. Тут зібрані понад 20 видів і сортів цього роду, більшість з яких подаровані Ботанічному саду аматорами та співробітниками інших ботанічних наукових установ. Частина цієї ділянки розташована на схилі, реконструкцію якого допомагали проводити співробітники Національного антарктичного наукового центру (м. Київ).
У 2010 році на Ділянці Pinetum розпочали висаджувати унікальні для кліматичних умов Києва хвойні рослини: Головчатотис, Кунінгамію з Південно-Східної Азії, Секвою і Секвоядендрон або Мамонтове дерево з Північної Америки і Мексики, а також гібрид Кипарис × Лейланда.
У 2004 - 2007 рр. в науковій частині дендрарію закладено дві експериментальні ділянки роду Ефедра (Ephedra). Починаючи з 2002 року І.Ю. Івановою розпочата робота по інтродукції видів цього роду і випробування їх життєздатності в ґрунтово-кліматичних умовах Києва. Нині у Ботанічному саду представлено 14 видів ефедр і це одна з найбільших колекцій роду Ефедра в Україні.
