牡丹公园的主要功能分区有:牡丹观赏区、水上娱乐区、儿童活动区、花卉生产区。
牡丹观赏区,位于牡丹公园西侧牡丹园、东部牡丹山、北部牡丹坛,占地面积4400平方米,种植牡丹3000余株,品种300多个,芍药300余株。牡丹公园的牡丹树龄长、生长旺盛、棵型大、花朵数量多、颜色艳丽。著名品种有:姚黄、魏紫、豆绿、二乔、洛阳红、蓝田玉、夜光白、赵粉、青龙卧墨池、火炼金丹、烟绒紫、盛兰丹、葛巾紫等,经过园林职工多年的辛勤培育,在洛阳市的牡丹群体开花量、花期控制、花型、花色及栽培管理技术等多项技术指标考核中,连续多年荣获第一名。
水上娱乐区,位于牡丹公园中心区域,占地面积11000平方米,有高空滑梯、环流河、儿童戏水池、健身池、人造波浪池等,是豫西地区最大的水上娱乐活动项目,丰富了城市居民夏季的业余文化生活内容。
儿童活动区,位于牡丹公园北部,占地面积9400平方米。设有碰碰车、碰碰船、小水车、自控飞机、舞场等丰富多彩的休闲娱乐活动项目。配置四季常青,三季有花的园林植物,形成新颖别致的休闲娱乐活动空间。
安静休憩区,位于牡丹山、大草坪及樱花园、碧桃园内,是晨操锻炼、养身健体的最佳场所。占地面积30000平方米,种植草坪15000平方米,各类乔木4000株,花灌木4400株。植物种类丰富,季相变化鲜明,园林景观优美,生态质量上乘,深受广大中老年人欢迎。
花卉生产区, 地处牡丹公园西北部,规划用地5300平方米,建有温室3栋,面积220平方米,每年生产草花约20万盆,温室花卉约3万盆,对城市节日彩化、美化,活跃城市生活发挥重大作用。