Kolekcje dendrologiczne Arboretum SGGW są jednymi z największych i najcenniejszych w Polsce. Duża powierzchnia ogrodu pozwala na uprawę większości taksonów w wielu powtórzeniach i w dużej liczbie egzemplarzy pochodzących z różnych stanowisk naturalnego występowania i różnych ogrodów. Daje to unikalne możliwości obserwacji i badań całych populacji roślin, a nie pojedynczych egzemplarzy, jak ma to miejsce w większości innych ogrodów botanicznych i arboretów. Umożliwia to również lepsze zawiązywanie nasion. Poszczególne gatunki sadzi się często w kilku powtórzeniach w różnych warunkach oświetlenia i glebowych dla zaobserwowania różnych reakcji roślin na różne czynniki siedliskowe.
Kolekcje znajdują się na terenie leśnym, na żyznych i kwaśnych glebach płowych, wśród osłaniających je wysokich sosen, dębów, grabów itp. Warunki te determinują dobór gatunkowy kolekcji roślinnych. W kolekcji przeważają gatunki leśne, cienioznośne i kwasolubne. Mniej licznie reprezentowane są rośliny kserotermiczne, światłożądne i o odmiennych preferencjach glebowych.
Kolekcje sadzone są w układzie ekologicznym, tzn. według ich wymagań w stosunku do nasłonecznienia, osłony przed wiatrami, wilgotności, typu gleby itp.