植物馆的总策展主题是“植物—不可思议的智慧”，场馆用全新的视角，别致的方式来呼吁人们重新思考人类文明与地球生态如何共赢的问题。
2015年11月万科集团与北京世园公司签约，成为2019北京世园会全球战略伙伴，建造和运营“植物馆”项目。
植物馆作为本届世园会的四大核心场馆之一，位于园区的核心位置，占地39000平方米，建筑面积9660平方米，拥有北京世园会中唯一的展览温室。建筑意向为“升起的地平线”，建筑元素隐喻红树林生态中的土壤、根须、干叶、栖息的鸟类等，建筑造型神秘且有力量感。
植物馆集植物温室、科技服务、科普教育、国际交流、游览休闲等功能于一体，呈现犹如“万花筒”一般多彩奇妙的植物世界，创造独具魅力的游览体验。
植物馆建筑地上四层，首层设有teamlab数字展厅和主题温室，分别占地880平方米和2850平方米，其中主题温室汇聚1001种、20000于株珍贵植物；
二层为480平米的多功能厅，会期将对外开放合作，举办各类展览、科普教育和沙龙论坛等公共活动；
三层为品牌展厅，展示万科企业文化和植物馆建成背后的故事；屋顶层设有自然书店、观景台和长颈鹿枯木艺术装置（Molly and her family莫莉和她的一家人）。
植物馆建筑面积约10，000平方米，建筑设计理念为“升起的地平”，建筑表面机理以植物根系为灵感，庞大的垂坠根系向下不断蔓延，将植物原本隐藏于地下的强大生命力直观呈现给参观者，不仅产生强烈的视觉冲击，更带领参观者踏上一场以感受植物根系力量为起点的奇妙植物世界之旅。
植物馆建筑分为三层，一层设有热带植物温室，占地约3000平方米，汇聚600多种珍贵植物。通过红树林、热带雨林、蕨类、棕榈、多浆植物、食虫植物、苔藓等展现植物王国的多样性以及植物生存和适应环境的智慧，设有5大展区12个景点。人工红树林，再现红树林适应海潮涨落演化出的胎生、支柱根、泌盐等特征，彰显海岸卫士的生态功能；热带雨林着力展现植物与植物、植物与动物之间竞争、协同的关系，如空中花园、独木成林、老茎生花、滴水叶尖、巨叶现象、绞杀现象等；棕榈科植物和蕨类植物展示其卓越的传播繁衍智慧；多浆植物通过茎叶的变态进化出适应干旱环境的能力；食虫植物靠食肉来摄取营养；植物王国的小矮人苔藓如何找到适合自己的生存空间。展馆通过一系列高科技创意手法，向参观者充分展示“植物的智慧”，呼唤人类保护植物，关爱地球，关注人类的未来。
建筑二层为绿色多功能报告厅，会期将陆续举行红树林、植物科学画等分主题展览。从一层沿着展厅东部的垂直交通路径向二、三层攀爬时，能够享受到从高空俯视红树林植物冠部的极致美景。
此外，植物馆屋顶设计也是一大亮点，屋顶观景平台设有中信植物主题咖啡书店和纪念品商店，站在这里登高远眺，可以将妫水河、海坨山以及中国馆、天田山等北京世园美景尽收眼底。
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