Die Freilandpflanzen werden zum einen in der traditionellen Anlage auf Beeten und zum anderen in nachgestellten Biotopen (mitteleuropäischen Wildpflanzen) vorgestellt.

Das abwechslungsreiche Geländeprofil des Botanischen Gartens bietet ideale Bedingungen für die Darstellung von Pflanzengemeinschaften. Pflanzen, die in freier Natur in bestimmten Pflanzengesellschaften unter gleichen Standortbedingungen benachbart vorkommen, werden hier in gärtnerisch hergestellten Pflanzengemeinschaften gezeigt. Der Besucher vermeint, natürliche Lebensräume vorzufinden. Schüler und Studenten sowie interessierte Besucher können dadurch auf kleinem Raum eine Vielzahl mitteleuropäischer Pflanzen in ihren Vergesellschaftungen kennen lernen und bestimmen.

Biotope: Wälder - Heide - Düne - Steppe - Gewässer - Moore

Den breitesten Raum nehmen im Botanischen Garten die Wälder ein. Auf einem gut ausgebauten Wegenetz und auf Stegen kann der Besucher über 20 Waldgemeinschaften erkunden, z. b. Eichen-Buchenwald, Waldmeister-Buchenwald, Auwald und Erlenbruchwald.

Der Erlenbruchwald ist ein naturnaher Wald auf nassem, nährstoffreichem Moorboden mit ganzjährig hochanstehendem Grundwasser. Charakteristische Arten sind Schwarz-Erle, Moorbirke, Sumpf-Calla, Wasser-Schwertlilie, verschiedene Weiden- und Seggenarten.

Besonderes zu empfehlen ist der Auwald im Frühling mit Märzenbecher, Hohlem Lerchensporn und Waldschlüsselblume oder etwas später der Bärlauchblüte.

Heiden sind durch menschliche Bewirtschaftung entstandene Lebensräume. Durch Beweidung und Streunutzung entstanden aus Wäldern nährstoffarme Pflanzenverbände mit Wacholder, Ginster und Zwergsträuchern.

Im Botanischen Garten Chemnitz wird ein Ausschnitt einer subatlantischen Heide gezeigt, aus Pflegegründen jedoch nicht auf Sandböden, sondern ähnlich den Feuersteinfeldern von Mukran (Rügen) auf Steingeröll. In Verbindung mit der Düne wird auch ein Ausschnitt einer atlantischen Heide gezeigt, in der die atlantische Krähenbeere dominiert.

Ein großes Terrarium mit einheimischen Lurchen und Waldeidechsen beherbergt außerdem die Arten der Bergheiden, wie sie am Südhang des Fichtelberges auf dem so genannten Beerhübl zu finden sind.

Dünen entstehen an Meeresküsten oder Gebieten mit offenen Sandflächen in charakteristischer Weise. Primärdünen, Weißdünen, Graudünen und Braundünen bilden eine Abfolge, die durch die Umweltbedingungen ausgebildet werden.

In Chemnitz wurden künstliche Dünen gebildet, in dem der Gärtner die Abfolge bestimmt.

Filzige Pestwurz beherrscht die Primärdüne, während die Weißdüne vom Strandroggen dominiert wird. Am artenreichsten ist die Graudüne. Silbergras, Sandsegge, Sandstrohblume, Berg-Sandknöpfchen, Strand-Grasnelke bilden mit weiteren Pflanzen einen bunten Sommeraspekt. Auf die Braundüne wurde verzichtet, da die betreffenden Arten auch in der atlantischen Heide zu finden sind.

Wo wegen extremer Trockenheit und Nährstoffarmut kein natürlicher Wald wachsen kann, entstehen steppenartige Magerrasen. Steppenrasen sind in Mitteleuropa überwiegend an sonnenbeschienenen und damit sehr warmen Südhängen in niederschlagsarmen Gebieten zu finden. Die im Sommer sich wie langes Silberhaar im Wind wiegenden Federgräser bieten einen prächtigen Anblick.

Im Botanischen Garten Chemnitz fanden Steppenpflanzen auf einem südexponierten mit Basalt belegten Hügel ihre Heimat. Die Südlage und das große Wärmeaufnahmevermögen des schwarzen Basaltgesteins lassen Bodentemperaturen entstehen, die die Steppenpflanzenarten wie Große Kuhschelle, Adonisröschen, Violette Königskerze, Steppenwolfsmilch gut vertragen. In einem kleinen Steinbruch wachsen auch Pfingstnelken und Zwergiris. Die Gestaltung wurde einer Basaltkuppe des Böhmischen Mittelgebirges nachempfunden.

Im Botanischen Garten wurde eine Vielzahl unterschiedlich großer Gewässer angelegt. So kann die Artenvielfalt der Sumpf- und Wasserpflanzen demonstriert werden. Während Wasserschwertlilie, Wasserfeder und Sumpfcalla in beschattetem Altwasser noch existieren können, benötigen die Wasserkanne und die Glänzende Seerose sonnenbeschienene warme Gewässer. Schilf, Rohrkolben, Teichsimse und Großer Schwaden überwuchern konkurrenzschwache Arten und müssen extra kultiviert werden.

Durch die Vielfalt von Gewässerarten und Gewässerpflanzen gibt es eine große Anzahl von Tieren in diesen Lebensräumen. So wurden im Botanischen Garten 21 Libellenarten nachgewiesen und der Kammmolch hat hier eine seiner größten Populationen in Chemnitz.

Nieder- oder Flachmoore sind vom Grund-, Quell- oder Sickerwasser durchtränkte natürliche oder naturnahe Lebensräume. Kennzeichnend für Niedermoore sind Kleinseggen und auffällige, im Sommer mit ihren flauschigen Fruchtständen weithin sichtbare Wollgräser.

Hochmoore sind nasse, extrem nährstoffarme Lebensräume, die von einer Anzahl ausgesprochener Spezialisten wie Torfmoosen und dem Fleisch fressenden Sonnentau geprägt werden.

Moorbiotope werden im Botanischen Garten kleinflächig in andere Lebensräume integriert. In einem kleinen Hochmoor mit Torfmoosen, Gemeiner Moosbeere, Rosmarinheiden und Zwergbirke in der Heidefläche kann man zeitweise auch den Rundblättrigen Sonnentau beobachten.

Arten der Flachmoore sind in einem Tümpel mit Krebsscheren im Randbereich zu finden. Es gehören u.a. dazu: Schmalblättriges Wollgras, Waldsimse und Sumpfblutauge.

Zwischen Düne und Heide befinden sich Moosbereiche, in denen Gagelstrauch, Niedrige Birke, Königsfarn, Sumpfporst und Scheidiges Wollgras zu finden sind.