Одним из значимых экспозиционной частью сада является отдел древесных культур. Дендрарий служит базой для привлечения и первичного испытания новых видов, выявления наиболее ценных из них для внедрения в культуру региона. На сегодня, несколькими поколениями дендрологов собрана уникальная коллекция древесных пород включающая 514 видов и 129 форм, сортов, разновидностей подвидового ранга из 102 родов и 40 семейств. В основу размещения растений положен географический принцип, состоящий из интродукционных популяций собранных в виде небольших групп или отдельных солитеров. В структуре дендрария представлен коллекционный участок, интродукционный питомник, школьное отделение, парники для черенкования и территория естественной растительности.
Основная часть коллекционных растений дендрария (65%) сохраняют природную форму роста, устойчивый годовой прирост и законченный цикл сезонного фенологического развития. Анализ многолетних фенологических наблюдений позволил выявить наиболее перспективные ботанико-географические области интродукции древесных пород к природным условиям Рудного Алтая. Наиболее значимые географические сектора: Европа, включающая 142 вида; Дальний Восток – 134 таксона; Северная Америка – 120 пород; Сибири – 85; Центральной и Средней Азии 63. Особый интерес заслуживает разнообразная коллекция культиваров или садовых форм – 155 таксонов, выделяющихся разнообразием декоративных признаков и жизненных форм. Дендрологическая коллекция сада подразделяется на голосеменные и покрытосеменные культуры.
Голосеменные растения сада составляют 52 вида, формы (8,8% состава коллекционного фонда) относясь к 2 семействам и 7 родам. Хвойные деревья составляют 37 таксонов, кустарники 14 видов. По видовому составу наиболее широко представлены виды рода Pinus L. – 10 видов и 3 формы, Picea Dietr. – 9 видов и 9 форм, Juniperus L.- 7 видов и 3 формы, Abies Hill. – 4 вида и др. Среди хвойных пород сада в генеративную стадию развития вступили 24 вида, но плодоносят лишь 22 породы.
Покрытосеменные растения дендрария включают 540 видов, форм, сортов или 91,2% от ее состава. Из них деревья 162 таксона (30%), кустарники 378 пород (70%). Отдельные систематические группы представлены относительно широко. Это, семейство Rosaceae Juss. состоящая из 22 родов,176 видов и 13 форм сортов; Caprifoliaceae Vent. – 6 родов, 48 видов, 4 формы; Oleaceae Hoffmgg. et Link– 5 родов, 28 видов и 32 формы, сорта; Fabaceae Lindl. – 5 родов и 14 видов с 2 формами и т.д. Богатое разнообразие видов представлено в родах Crataegus L.– 38, Lonicera L. – 32, Spiraea L. – 29, Rosa L. – 25, Salix L.– 22 и др. В географической структуре преобладают виды с европейской части Евразии – 29%, Дальнего Востока – 26%, Северной Америки – 21%, Сибири и Алтая – 7% и Средней Азии – 6%. Существенный процент составляют и культурные садовые формы – около 11%.
Коллекционный фонд дендрария сада представляет собой ценный научный материал для познания биологии и экологии аборигенных и интродуцированных видов в природно-климатических условиях Алтая. Результаты многолетних наблюдений за зимостойкостью, ритмом сезонного развития и декоративными качествами позволили рекомендовать около 319 таксонов или 51,4% от состава коллекционного фонда. Из них 293 принадлежит лиственным растениям и 26 к хвойным породам.