位于植物园中轴路西侧的热带展览温室，是北京市90年代十大建筑之一。总建筑面积17000平方米，总占地面积5.5公顷，投资2.6亿元。热带展览温室建筑设计由北京建筑设计研究院承担，以“绿叶对根的回忆”构想为设计主题，独具匠心地设计了“根茎”交织的倾斜玻璃顶棚，仿佛一片绿叶飘落在西山脚下。

热带展览温室主要展示来自热带及亚热带地区的植物及其景观，为生物多样性保护、科普教育、科学研究和观赏提供基地。划分为四个主要展区：热带雨林景观、四季花园景观、沙漠植物景观、兰花凤梨及食虫植物展室。共收集、展示植物3100余种，（含品种）60000余株。是人们了解植物、感受自然、学习植物知识的重要科普教育基地，同时也是进行植物资源保护和科学研究的重要场所。

热带雨林展室面积1000余平方米，展示了热带雨林的独木成林、空中花园、多层结构、藤萝缠绕、板根、滴水叶尖、绞杀现象、老茎生花、老干结果、大叶地被植物等独特现象。步入热带雨林展室你可以感受到这里丰富的植物种类，植物间高低相映，疏密相间。在这里众多高大新奇的植物景观将展现在您的面前。您将看到温室内最大的绞杀的植物，一株近9米高的黄葛榕树正在绞杀一株高达16米的伊拉克蜜枣树，黄葛榕凭借其发达的气生根紧紧缠绕包裹着伊拉克蜜枣树，与其争夺阳光、水分和养料，严重影响到伊拉克蜜枣树的正常生长，也许某一天，伊拉克蜜枣树因黄葛榕的绞杀而死亡、腐朽，到那时，我们将能看到一株状如猪笼、独立生长的黄葛榕树。让大家感受到植物在自然界里为了生存而进行着残酷的竞争。神奇的神秘果为山榄科小灌木，一年四季结果不断，原产西非、刚果一带。他最大的特点是当食用过神秘果以后，再食用其它极酸极苦如柠檬等食物，味道都会变得甘甜可口。此外，您还将在这里欣赏到与佛教文化有着密切关系的菩提树、无忧花、贝叶棕等。

热带沙漠植物展室又名仙人掌和多浆植物室，面积1200平方米，栽植及展示仙人掌类及多浆植物1000余种（含品种），主要原产于热带和亚热带的干旱及半干旱地区。这类植物具有很强的抗旱能力，其中仙人掌类植物原产美洲地区，而多浆植物则在非洲、亚洲以及美洲都可以找到。本展室又分为多浆植物区、大戟科植物区、虎尾兰区、柱区、强刺区、品种区、凤梨区、芦荟区、龙舌兰区、云区等等。漫漫黄沙中生长着怪异植物是该展室植物的主要特征，直径80厘米的金琥、高达5.5米的巨人柱，别具一格的稻草人都显示着这个展室内植物的新奇。但大家也许不知道，这些长的怪异的植物却可以开放出美丽的花朵，沙漠玫瑰、昙花就都是这个展室的植物。一生只开一次花的龙舌兰也在这个展室展出。龙舌兰拥有着世界上最长的花絮，但是它一生只能开一次花，开完花后这棵植株将死亡。奇特的光棍树英文名叫“牛奶树”，属大戟科大戟属多浆植物，原产东南非及印度东部的热带干旱地区。肉质乔木，树形奇特，无刺无叶，故被人们称为“光棍树”。它茎内的白色乳汁有毒，但可制取石油。虽然它没有叶子，但它仍可以依靠绿色的枝条进行光合作用。此外这里还种植着大量的仙人掌科、大戟科、景天科等众多新奇的植物。

兰花凤梨及食虫植物展室面积为500平方米。这里通过小桥流水，枯木奇花等人工造景，为我们展示了一个绚丽而神秘的热带花园景象。本展室主要展示以兰花、凤梨为代表的热带附生植物，同时布置栽培极富趣味的食虫植物以及蕨类等其它植物。展示中包括有卡特兰、蝴蝶兰、惠兰、石斛兰、文心兰等兰科植物和果子蔓凤梨、丽穗凤梨、羞凤梨、光萼荷凤梨等多种凤梨科植物。此外，这里最值得一体的是那些千奇百怪的食虫植物。猪笼草、捕蝇草、瓶子草等几种以昆虫为食的奇特植物将向大家展现大自然的奇妙。

四季花园展室位于展览的中心部位，在其3500平方米的展室内，分为中心花园和棕榈植物区两部分。中心花园以巨型喷泉为中心，周围配置高大观赏乔木，遍植各种应季鲜花，布置内容常换常新，以丰富的色彩展示四季花卉之美，游人步入其中如漫步在花的海洋。棕榈植物区则集中展示了姿态各异，极富热带风光的棕榈科植物。树干似花篮的榕树、娇艳的火鹤、一品红、长寿花，别致的地涌金莲、宝莲灯等您都可以在这里欣赏到。在这里展示的世界珍奇植物海椰子，是塞舌尔共和国的国宝，它被喻为神奇爱果，她酷似少女身体的形态向大家展示了大自然的鬼斧神工。

热带展览温室也是一座向广大游客进行植物知识科普宣传的重要基地。10余台触摸式电脑可以为游客提供大量的植物知识，让游客了解热带雨林，了解广阔的沙漠。科普长廊向广大游客展示着植物的根、茎、叶等相关知识。每株植物面前都有说明牌，使游客可以在欣赏植物的同时了植物的相关知识。尤其是对于青少年学生来说，这里是一个可以让他们了解自然、了解植物、了植物与人类关系的理想场所。

热带展览温室的建成，将充分发挥保存植物资源、保护植物多样性的功能，并成为植物研究、科普教育、提高国民科学文化素质的重要场所，也是观赏植物景观的优良场所。热带展览温室充分发挥自身优势，将温室开放成为一个可以满足更多游客欣赏品位的高档次的项目和国际交流的重要园地。