除了苏铁，仙湖植物园的蕨类植物收集也是全国第一。自1997年起，仙湖植物园分别从全国各地引种蕨类植物，并根据这些蕨类植物原生地的生态环境，采用自然的栽培方式。截至目前，深圳收集的珍稀濒危蕨类植物包括天星蕨、粤紫萁、荷叶铁线蕨、扇蕨、带状瓶尔小草、苏铁蕨和水蕨等30余种。在深圳，野生蕨类植物有黑桫椤、苏铁蕨、金毛狗等，都属于国家二级保护植物。
据了解，全国共有蕨类植物2500种，目前深圳已收集蕨类植物活体1000多种，成为全国蕨类植物收集种类最多的城市。一些从外地引种的部分种类已经应用在园林绿地之中，如观音座莲属植物。
2013年9月该园蕨类植物专家在国际权威期刊发表蕨类植物一个新科—爬树蕨科，这是目前为止由中国学者命名并被最新分子系统接受的第4个蕨类植物科，标志着该园的蕨类植物收集及研究水平已经居于国内外前列。
目前，该园正在向国家林业局申报成立“国家蕨类植物迁地保育中心”，目前已通过专家会论证。记者了解到，若该保育中心建成，将成为世界上第一个蕨类植物专类保育机构，也是我市第三个国家级迁地保育中心，还将使我市成为目前国内唯一一个具有三个国家级种质资源保护中心的城市。
2006年起，仙湖植物园开始苔藓植物研究，并进行苔藓植物标本的系统收集，如今，从无到有，仙湖植物园标本馆已收藏苔藓植物标本约25000份，成为广东省馆藏苔藓植物标本名列第二的标本馆。目前的收藏中，来自香港和澳门的标本是国内最丰富的，还与世界上20多个植物标本馆建立了标本借阅与交换关系。
同时，仙湖植物园还建立了国内第一个苔藓植物引种苗圃，除了对其基本的生物学问题进行研究以外，还开展了苔藓植物的园艺开发利用，走在了国内苔藓植物园艺利用的前列。此外，受澳门民政总署委托开展了澳门苔藓植物多样性研究工作，2009年出版了《澳门苔藓植物志》、《澳门苔藓植物名录》和《植物王国的小矮人》等3部专着；2013年 与华南植物园合作，出版了《广东苔藓志》；承担了《中国苔藓志》耳叶苔科、《深圳苔藓植物志》、《中国常见植物野外识别手册（苔藓植物卷）》等专着的编研工作。
