O parque botânico, uma área que integrou o antigo núcleo agrícola, tem atualmente cerca de 11 hectares murados e é atravessado por uma ribeira que, à entrada, corre a céu aberto e segue depois num troço encanado, datado do séc. XVIII. Esta solução permitiu a construção dos grandes socalcos que sustentam a plataforma onde se encontra o palácio.

Diz a tradição que o jardim botânico terá sido iniciado por Domingos Vandelli, na segunda metade do séc. XVIII, no tempo do 3º Marquês de Angeja. Informação nunca confirmada mas plausível, o jardim tinha caraterísticas diferenciadoras que motivaram a Família Palmela, no séc. XIX, a continuar esta tradição de jardim botânico. Aqui se encontra a primeira Araucaria heterophylla conhecida em Portugal continental.

Após a aquisição pelo Estado, em 1975, procedeu-se à recuperação e adaptação da propriedade a parque botânico, mantendo as suas áreas caraterísticas - jardim, roseiral, pomar, prados, pinhal e horta, e implementando o aumento da diversidade botânica.