Ο Διομήδειος Βοτανικός Κήπος βρίσκεται στο Χαϊδάρι, σε απόσταση 8 χλμ. από το κέντρο της Αθήνας και καταλαμβάνει μια έκταση 1860 στρεμμάτων, στις Βόρειες πλαγιές του Όρους Αιγάλεω. Στο τέλος της Ιεράς Οδού, στο ύψος που αυτή συμβάλλει με Εθνική Οδό Αθηνών-Κορίνθου-Πατρών (πρώην Καβάλας), θα συναντήσει ο επισκέπτης την κεντρική είσοδο του Βοτανικού Κήπου (Ιερά Οδός 403). Ο Κήπος εκτείνεται λίγο μετά από το Δρομοκαΐτειο Θεραπευτήριο, μέχρι τη Μονή Δαφνίου και τα τουριστικά περίπτερα του Δήμου Χαϊδαρίου (πρώην ΕΟΤ).
Τα 200 περίπου από τα 1.860 στρέμματα του Κήπου είναι καλλιεργημένα και φιλοξενούν περισσότερα από 4.000 είδη φυτών. Εμπρός και δεξιά της κεντρικής εισόδου εκτείνεται ο Δενδρώνας, όπου ο επισκέπτης συναντά δένδρα και θάμνους διαφόρων ηπείρων. Ο δενδρώνας αποτελείται από 6 τομείς που φιλοξενούν φυτά από την Ωκεανία, τη Μεσόγειο, τη μη Μεσογειακή Ευρώπη, τη Νότια Αφρική, τη Βόρεια και Κεντρική Αμερική και τη Νότια Αμερική.
Αριστερά από την Κεντρική Είσοδο βρίσκεται το Τμήμα Ιστορικών Φυτών του Κήπου, το οποίο είναι μοναδικό στον κόσμο. Εδώ φιλοξενούνται φυτά που αναφέρονται στην Αρχαία Ελληνική μυθολογία ή χρησιμοποιούνταν από τους προγόνους μας, καθώς και φυτά που αναφέρονται στην Παλαιά και Καινή Διαθήκη. Στη συνέχεια ο επισκέπτης συναντά το Τμήμα Καλλωπιστικών Φυτών (Ανθώνα), που περιλαμβάνει 15 μεγάλα παρτέρια και 25 λίμνες.
Στο Τμήμα Οικονομικών Φυτών καλλιεργούνται φυτά που χρησιμοποιούνται για τους εδώδιμους καρπούς, την ξυλεία, τις ίνες τους ή τις χημικές ουσίες τους. Εδώ καλλιεργούνται και κτηνοτροφικά και αρωματικά φυτά. Στις δύο λίμνες αυτού του τμήματος αναπτύσσονται εντυπωσιακά γιγάντια νούφαρα (Nelumbo nucifera & Nelumbo lutea).
Το Συστηματικό Τμήμα έχει σχεδιαστεί ώστε να εκπαιδεύσει τους επισκέπτες σχετικά με την εξέλιξη και την ταξινόμηση των φυτικών ομάδων. Στο θερμοκήπιο του Βοτανικού Κήπου διατηρούνται φυτά που χρειάζονται υψηλότερες θερμοκρασίες και υγρασία, καθώς και παχύφυτα που απαιτούν υψηλή θερμοκρασία και χαμηλή υγρασία. Εδώ μπορεί να βρει κανείς φυτά όπως το ζαχαροκάλαμο (Saccharum officinarum), το πιπέρι (Piper spp.), και το εντομοφάγο δροσερά (Drosera binata).
Στο φυτώριο του Κήπου φιλοξενούνται ενδημικά, σπάνια και απειλούμενα φυτά της Ελληνικής Χλωρίδας, καθώς και διάφορα άλλα είδη που διατηρούνται για την αντικατάσταση τυχόν απωλειών από τα υπάρχοντα. Επίσης, υπάρχει μια συλλογή φυτών που παραμένουν στο χώρο με σκοπό την προστασία τους.
