Основную часть коллекции составляют виды, прошедшие многолетнюю адаптацию и акклиматизацию к почвенно-климатическим условиям юга приморского края. Дендрарий располагает одной из самых больших коллекций хвойных в России (около 2 тыс. экземпляров, 80 видов) и рододендронов (около 600 растений, 12 таксонов).
Научно-практическую значимость имеет большая коллекция лиан (39 видов, более 300 экземпляров), многие из которых являются редкими, эндемичными и реликтовыми. Только в дендрарии ГТС произрастает актинидия Джиральди. В дендрарии собрана полная коллекция дальневосточных реликтовых видов семейства Аралиевых. Уникальными являются аллеи сосны веймутовой (посадки 1940 г.) и сосны могильной (посадки 1965 г.).
Особый интерес представляет молодая роща тиса остроконечного (краснокнижный реликт тургайской флоры) и участки с посадками микробиоты перекрестнопарной (эндемик Сихотэ-Алиня).
Являясь резерватом дальневосточной флоры, дендрарий ГТС постоянно пополняется новыми редкими, эндемичными и реликтовыми видами растений.