除了蘇鐵，仙湖植物園的蕨類植物收集也是全國第一。自1997年起，仙湖植物園分別從全國各地引種蕨類植物，并根據這些蕨類植物原生地的生態環境，采用自然的栽培方式。截至目前，深圳收集的珍稀瀕危蕨類植物包括天星蕨、粵紫萁、荷葉鐵線蕨、扇蕨、帶狀瓶爾小草、蘇鐵蕨和水蕨等30余種。在深圳，野生蕨類植物有黑桫欏、蘇鐵蕨、金毛狗等，都屬于國家二級保護植物。
據了解，全國共有蕨類植物2500種，目前深圳已收集蕨類植物活體1000多種，成為全國蕨類植物收集種類最多的城市。一些從外地引種的部分種類已經應用在園林綠地之中，如觀音座蓮屬植物。
2013年9月該園蕨類植物專家在國際權威期刊發表蕨類植物一個新科—爬樹蕨科，這是目前為止由中國學者命名并被最新分子系統接受的第4個蕨類植物科，標志著該園的蕨類植物收集及研究水平已經居于國內外前列。
目前，該園正在向國家林業局申報成立“國家蕨類植物遷地保育中心”，目前已通過專家會論證。記者了解到，若該保育中心建成，將成為世界上第一個蕨類植物專類保育機構，也是我市第三個國家級遷地保育中心，還將使我市成為目前國內唯一一個具有三個國家級種質資源保護中心的城市。
2006年起，仙湖植物園開始苔蘚植物研究，并進行苔蘚植物標本的系統收集，如今，從無到有，仙湖植物園標本館已收藏苔蘚植物標本約25000份，成為廣東省館藏苔蘚植物標本名列第二的標本館。目前的收藏中，來自香港和澳門的標本是國內最豐富的，還與世界上20多個植物標本館建立了標本借閱與交換關系。
同時，仙湖植物園還建立了國內第一個苔蘚植物引種苗圃，除了對其基本的生物學問題進行研究以外，還開展了苔蘚植物的園藝開發利用，走在了國內苔蘚植物園藝利用的前列。此外，受澳門民政總署委托開展了澳門苔蘚植物多樣性研究工作，2009年出版了《澳門苔蘚植物志》、《澳門苔蘚植物名錄》和《植物王國的小矮人》等3部專著；2013年 與華南植物園合作，出版了《廣東苔蘚志》；承擔了《中國苔蘚志》耳葉苔科、《深圳苔蘚植物志》、《中國常見植物野外識別手冊（苔蘚植物卷）》等專著的編研工作。
