Botanica sistematică este știința care stabilește relațiile dintre plante pe baza caracterelor lor (morfologice, anatomice) și a informației genetice, în acest domeniu fiind cercetate și plantele care au dispărut de pe Pământ (unele cu milioane de ani în urmă), dar care au stat la baza înțelegerii modului în care organismele biologice au evoluat. Carl Linné (1707-1778) este considerat părintele sistematicii, multe specii de plante și animale fiind denumite de către acesta. De exemplu, numele latinesc al nufărului alb este Nymphaea alba L., care la sfârșit poartă prescurtarea numelui celui care l-a descris (L.).

Vizitatorul grădinii botanice poate urmări evoluția plantelor începând de la ferigi și conifere până la graminee, orhidee sau umbelifere. Unul dintre criteriile principale care au stat la baza clasificării plantelor este structura florii, dar mai nou, informațiile aduse de studiul structurii genetice a diverselor specii devin mult mai importante în redefinirea acestor clasificări. Sectorul sistematic al acestei grădini botanice a fost conceput de profesorul Alexandru Borza. Plantele au fost dispuse în cadrul celor mai importante familii botanice, precum Pinaceae, Caryophyllaceae, Brassicaceae, Fabaceae, Asteraceae, Poaceae etc.

Lângă turnul de apă se află bazine cu apă care adăpostesc nuferi (Nymphaea alba, Nuphar lutea) și alte plante acvatice sau de mlaștini (Alisma plantago-aquatica, Menyanthes trifoliata, Gratiola officinalis etc.). În apropiere de poarta secundară a grădinii botanice (str. Pasteur) se află o nouă colecție de ferigi (înființată în 2017) care cuprinde specii precum Asplenium trichomanes, A. ceterach (unghia ciutei), Polypodium vulgare (feriguța). La câțiva metri se pot observa două suprafețe care imită turbării (habitate naturale umede, cu strat permanent de mușchi) cu iarba albastră (Molinia caerulea, în turbăria eutrofă) și afin vânăt (Vaccinium uliginosum) sau merișor (Vaccinium vitis-idaea, în turbăria oligotrofă).