Один из старейших в России, Дендрологический сад был открыт в 1870 г. (начало закладки относят к 1863 г.), занимает площадь 12 га в южной и юго-восточной части паркового массива. На севере сад граничит с регулярным парком, на западе с ландшафтным, на юге – с Плодовой опытной станцией.
Как и регулярный парк академии, Дендрологический сад расположен на западном склоне холма, который полого спускается от восточной границы сада к малому садовому пруду. Рельеф территории сада ровный, спокойный, лишь в северо-восточном углу возвышается альпийская горка.
В коллекции сада (по состоянию на 2002 г.) преобладают покрытосеменные (515 названий), которые относятся к 44 семействам и 118 родам. Имеется довольно много видов и культиваров рододендронов (35), кленов (23), берез (19), спирей (17), роз (16), тополей (14).
Коллекция голосеменных насчитывает 166 видов и культиваров, относимых к 18 родам 5 семейств. Наиболее многочисленны экспозиции можжевельников (34), сосен (24), елей (20), туй (19). В питомнике имеются уникальные для Москвы образцы таксодиума, криптомерии, ливанского кедра.
В настоящее время сад располагает богатыми материалами для научных изысканий, выполняет функции семенной и маточной базы и служит прекрасной учебной лабораторией. Специально подобранный коллекционный фонд, систематический порядок в расположении растений и относительно небольшие размеры территории под коллекциями – все это благоприятствует учебному процессу. Планировка и организация насаждений в хорошо выдержанном ландшафтном стиле делает Дендрологический сад ценным произведением садового зодчества.
Большой интерес представляют старые экземпляры экзотов, особенно те из них, которые не только успешно растут, но и плодоносят. Из североамериканских растений – это лиственница западная, лириодендрон тюльпановый, орех серый, орех черный, конские каштаны красный и гладкий, робиния лжеакация, ясень пенсильванский, черемухи виргинская, поздняя и пенсильванская; из японо-китайских – магнолия кобус, орех Зибольда, вишня японская, катальпа яйцевидная, хеномелес японский; из дальневосточных – абрикос маньчжурский, актинидия коломикта, актинидия аргута, бархат амурский, маакия амурская, аралия маньчжурская; из европейских – бук лесной, граб обыкновенный, явор, бобовник анагиролистный, грецкий орех, хмелеграб обыкновенный, сосна румелийская. В настоящее время вышеперечисленным растениям более 50 лет, а некоторым более 100 лет (за исключением магнолии кобус, которой около 15 лет), они практически не обмерзают, в связи с чем некоторые достигли значительных размеров.
Декоративные насаждения имели две основные формы, соответствующие стилю сада – опушки и группы, и создавались как для улучшения декоративности отдельных ландшафтных картин, так и с целью показа особенностей применения в парках некоторых деревьев и кустарников. Размеры групп и их очертания различны.
Дендрологический сад, по определению С. Н. Палентреер, является образцом ландшафтного искусства. Экспозиция в саду необычайно художественная. Особенно интересны большие поляны сада и ансамбль альпийской горки – старинного паркового сооружения, существующего с середины XVIII столетия и как элемент регулярного парка имеющего высокую художественную ценность.
Значительный коллекционный фонд и очарование пейзажей – все это делает Дендрологический сад чрезвычайно интересным для разнообразных специалистов. Сюда приезжают ботаники, дендрологи, лесоводы, садоводы-архитекторы, а также студенты лесотехнических и сельскохозяйственных вузов не только со всех концов нашей страны, но и из-за рубежа.
Со слов Н.В. Архангельского, потомственного преподавателя Тимирязевской академии, в Дендрологическом саду бывали Л.Н. Толстой, Ф.М. Достоевский, И.И. Левитан, а также К.Г. Паустовский, В.В. Маяковский. Здесь проходил учебную практику в студенческие годы выдающийся биолог ХХ в. Н.И. Вавилов.
Современные экологические условия в крупном городе значительно отличаются от природных, присущих определенному региону. Поэтому многие растения, особенно древесные, кустарниковые, аборигенные для данной территории, подчас совсем не могут существовать в городских условиях. Для выявления видов и форм растений, пригодных для озеленения в Москве, изучается состояние и изменения искусственных древесных насаждений в современных условиях городской среды. В Дендрологическом саду им. Р.И. Шредера с 1997 г. ведётся научная работа в рамках проекта “Интеграция”:
Коллекция дендрария ТСХА существует более 130 лет и представляет большой интерес для изучения древесных растений в условиях крупного города. В 2001 г. проведена очередная инвентаризация дендрологической коллекции сада. На основе собранного материала составляется компьютерная база данных древесных насаждений Дендрологического сада им. Р.И. Шредера.
В коллекции дендрария имеются растения, занесенные в “Красную книгу СССР” и “Красную книгу РФ“. Например: Betula maximowicziana (Береза Максимовича), BetulaSchmidtii (Береза Шмидта), Prinsepiachinensis (Принсепия китайская), Aristolochiamandshuriensis (Кирказон маньчжурский), Ilexcrenata (Падуб городчатый), Kalopanaxseptemlobum (Калопанакс семилопастный), Microbiotadecussata (Микробиота перекрестнопарная), Taxusbaccata (Тисс ягодный), Taxuscuspidata (Тисс остроконечный), Coryluscolurna (Лещина древовидная), Buxussempervirens (Самшит вечнозеленый), Rhododendronsmirnovi (Рододендрон Смирнова), Juglansailalntifolia (Орех айлантолистный) и др.
В коллекции дендрария и в питомнике имеются редкие и уникальные для ботанических садов России виды: тсуга западная (Tsugaheterophylla), тсуга Мертенса (Tsugamertensiana), кипарисовик нутканский (Chamaeyparisnootkatensis), линдера бензоин (Linderabenzoin), акебия пятерная (Ackebiaquinata), азимина трехлопастная (Asiminatriloba).
Ежегодно коллекция дендрария пополняется новыми видами растений, привезенными из природных местообитаний, выращенными из семян, полученных по обмену из ботанических садов, от любителей и закупленных в семенных фирмах.