Réorganisé et agrandi, ce musée reste fidèle à sa mission première en assumant sa vocation scientifique et pédagogique. Il accueille en effet, une riche collection de plantes et de graines afin de présenter la diversité du monde végétal et espère ainsi favoriser sa conservation. Le musée comprend notamment des salles d'expositions, une bibliothèque, un herbarium, des serres bioclimatiques et un jardin qui s'étend depuis les berges de la Garonne sur 600 m de long par 100 m de large. Les serres sont organisées en plusieurs volumes accueillant chacun un type de plante : plantes grasses, hespérides, plantes d'Afrique du sud, d'Australie, de Californie et des îles pacifiques et atlantiques, palmiers et enfin, plantes carnivores.
Sur la forme, la ville de Bordeaux a voulu aller plus loin d'un point de vue architectural en voulant faire de ce lieu un exemple pour une gestion respectueuse des ressources naturelles. À travers le jardin, les serres et les salles d'expositions, la ville a souhaité aborder l'utilisation rationnelle des ressources naturelles dont l'utilisation de l'eau ou encore la bonne gestion des énergies et la capacité à en produire de nouvelles. L'arrosage est par exemple assuré par 275 m3 d'eau de pluie stockée dans des citernes enterrées tandis que 650 m2 de cellules photovoltaïques incrustées dans les panneaux de verre du toit des serres, captent l'énergie solaire nécessaire pour parvenir à l'autonomie électrique du bâtiment.
Dans les serres, il y a ni chauffage, ni climatisation. Le climat reproduit est méditerranéen à savoir chaud et sec. L'isolation du bâtiment est garantie par les matériaux utilisés pour sa conception. La régulation de la température se fait par l'ouverture de petits panneaux sur l'extérieur. Seul un radiateur permet d'éviter le gel des journées les plus rudes de l'hiver.
Pour le jardin, l'arrosage des plantes a été repensé, afin d'éviter le gaspillage de l'eau. L'eau de pluie est récupérée et le système d'irrigation a été préféré au traditionnel système d'aspersion qui entraîne une évaporation importante. Jusqu'à 60 % de l'eau sera ainsi économisée. La récupération de déchets végétaux et de boues d'épuration fournies par des entreprises locales permet de faire du compost utilisé dans le jardin botanique.
L'architecte Françoise-Hélène Jourda a souhaité jouer sur les volumes en leur donnant une image « naturelle ». Des « boîtes » réalisées en charpente et bardage bois, offrent des volumes simples et abritent les bureaux et autres espaces de musée. Certains espaces ont la forme de « gros cailloux ». Les boîtes et des cailloux se connectent les uns aux autres selon les nécessités fonctionnelles.
Comme 14 Jardins Botaniques en France, le jardin botanique de Bordeaux est agréé «Jardin Botanique de France et des pays francophones». Il contribue à l'échange de graines avec plus de 700 correspondants répertoriés à travers le monde avec comme mission commune, la conservation de la biodiversité.