Le Jardin de la Villa qui inspira Botticelli pour ses chefs-d'œuvre La Naissance de Vénus et Le Printemps, peut être défini comme un prototype du jardin italien du XVIe siècle. L'iconographie complexe et extraordinaire du jardin devait exalter le rôle de pacificateur et la domination éclairée sur la Toscane du nouveau gouvernement de Cosimo I de Médicis. La Grotte des Animaux ou le Déluge, l'une des plus célèbres d'Europe, conçue par Tribolo, animée à l'origine par de spectaculaires jeux d'eau, a un rôle symbolique central avec la fontaine d'Hercule et Antaeus, réalisée par Tribolo et Pierino da Vinci, couronnée par le groupe en bronze de Bartolomeo Ammannati. Dans la "nature" des chênes verts, des chênes et des cyprès, se détache le grand bassin-citerne réalisé par Vasari et décoré par l’Apennin ou Janvier, une sculpture en bronze d'Ammannati. Le jardin possède une collection exceptionnelle d'agrumes, composée d'un millier de plantes d'importance historique et botanique unique au monde, descendantes des anciennes variétés des Médicis avec des spécimens de plus de trois cents ans de vie, exposées en plein air d'avril à octobre et abritées en hiver dans les deux orangeries historiques. Le jardin d'herbes aromatiques est aussi un véritable joyau avec la Serre Mugherini, qui abrite le rare double jasmin indien de Goa appelé "mugherino", qui donne son nom à la serre du jardin dit "ortaccio" ou jardin secret.