Por razões históricas, o acervo botânico do Inhotim é hoje melhor representado por grupos com valor paisagístico, mas apresenta uma boa representatividade filogenética. Ao todo, são mais de 4.700 acessos, representando 181 famílias botânicas, 953 gêneros e aproximadamente 4300 espécies de plantas vasculares. Tamanha diversidade faz do Inhotim um espaço único, tornando-o um excelente ambiente para a difusão de valores ambientais.

O Inhotim possui o que se acredita ser a maior coleção mundial de palmeiras,  com cerca de 1500 espécies/híbridos/variedades, mais de 1800 acessos e um total de mais de 20000 indivíduos (entre plântulas e indivíduos adultos). Também expressiva é a coleção de Araceae, família que inclui de imbés a antúrios e copos-de-leite, com mais de 600 acessos, em cerca de 450 espécies. É a maior coleção viva dessa família no hemisfério sul. As orquídeas estão representadas por cerca de 420 acessos, em 334 espécies.

O acervo botânico mantido no Inhotim contribui para a conservação ex situ, já que mantém e propicia a replicação de um grande número de espécies, algumas delas já sob risco de extinção em seu habitat. Além disso, dentro da filosofia dos jardins botânicos, o Inhotim mantém parcerias com várias instituições e busca promover intercâmbio entre coleções, permitindo futuras etapas de reintrodução dessas espécies em ambientes naturais.

O levantamento oficial do acervo iniciou-se em janeiro de 2009, concomitantemente com o tombamento dos novos acessos. Os números do acervo botânico são (atualizados em maio de 2010):

Acessos: 4710
Ordens: 52
Famílias: 181
Gêneros: 953
Espécies: cerca de 4300

Famílias melhor representadas:

1º Arecaeae (1807 acessos)
2º Araceae (637 acessos)
3º Orchidaceae (420 acessos)
4º Bromeliaceae (129 acessos)
5º Fabaceae (124 acessos)
6º Acanthaceae (101 acessos)
7º Asparagaceae (97 acessos)
8º Heliconiaceae (89 acessos)