Куратори: к.б.н. К.М. Баглай, д.б.н. М.М. Гайдаржи, к.б.н. С.О. Калашник, к.б.н. В.В. Нікітіна.
В оранжереях зібрано найбільшу в Україні колекцію сукулентних, тобто соковитих рослин, які здатні накопичувати воду в стеблах або листках. На сьогодні вона налічує понад 2500 видів і внутрішньовидових таксонів з 36 родин. Сукулентні рослини представлені в п’яти ґрунтових експозиціях за еколого-географічним і на стелажах за систематичним принципами.
Особливо численні представники родини Кактусові, понад 1500 видів та внутрішньовидових таксонів. Найбільшу цінність мають рідкісні та зникаючі в місцях природного зростання види кактусів, у колекції їх майже 600 видів. Багато видів вирізняються яскравим і тривалим цвітінням. Окремі з них починають цвісти у віці 3–5 років. Це представники з родів Айлостера, Мамілярія, Ребуція тощо. У експозиції «Сукулентні рослини Американського континенту» привертає увагу родокактус великолистковий, який на відміну від інших кактусів, має справжні листки. Рослина квітує щорічно з квітня по вересень. В експозиції представлено декілька екземплярів цереуса перуанського заввишки 7–8 м, які щорічно квітують. Дуже показні 50-річні екземпляри ехінокактуса Грузона, діаметр їх перевищує 35 см.
Агави є найвідомішими серед сукулентів технічними культурами. В експозиції можна побачити такі види, як агава сизалєва, а. фуркреєподібна, які вирощують на промислових плантаціях у країнах з тропічним кліматом. Відомі агави і лікарськими властивостями.
Унікальною є експозиція «Кактуси тропічного лісу». В експозиції насамперед привертають увагу представники роду Селеніцереус, які ще мають назву «Місячна свічка», що романтично натякає на здатність рослин вражати запашними, великими до 20 см в діаметрі, білими або кремовими квітками, які розкриваються вночі. Не поступаються їм і представники роду Гілоцереус, діаметр квіток у яких досягає 25 см. Селеніцереус цвіте в умовах оранжерей в травні-червні, гілоцереус — в липні-серпні. Численні види родів Рипсаліс, Лепісміум з ампельними пагонами відтворюють атмосферу тропічного рідколісся Південної Америки, де вони ростуть на гілках, в дуплах дерев разом з представниками родини Бромелієвих.
У експозиції «Сукулентні рослини о. Мадагаскар та Південної Африки» найціннішими є рослини родини Барвінкові: пахіподіум Ламера і п. Жайї. Стовбури цих невисоких «пляшкоподібних дерев» густо вкриті міцними сірими шипами. В експозиції можна побачити рослини з родин Виноградові, Гарбузові, Бурсерові. В корі рослин родини Бурсерові містяться смоли, які відомі під назвою мирра і використовуються в релігійних обрядах.
Цікавою є експозиція «Сукулентні рослини Африканського континенту». Центральне місце в ній займають сукуленти роду Молочай, які за габітусом нагадують кактуси. Окрасою експозиції є деревоподібні молочаї — молочай великорогий, м. великозубий, м. канделяброподібний, м. оленерогий. Дуже схожі на молочаї представники родини Дідієреєвих — ендеміки о. Мадагаскар. Поряд з молочайними та дідієреєвими ростуть рослини роду Алое. Алое деревоподібне (столітник) з давніх часів відоме своїми лікарськими властивостями. Високою декоративністю вирізняються представники родини Товстянкові з родів: Еоніум, Ечеверія, Товстянка тощо. Лікарські властивості мають каланхое перисте та к. Дегремона.
