004年3月天津市委、市政府决定对植物园及其周边环境进行综合改造，总体方案由上海华东建筑设计研究院规划设计，计划总投资1亿7000万元，成为全国第一大城市公园。项目主要包括：三个大门改造、三组服务建筑改造、新建生态栈桥、生态广场，并对园区的水系、道路、广场、绿化等进行全面改造，改造后的植物园充分体现了市委、市政府全面贯彻落实科学发展观和“以人为本”的理念。
改造建设的主要内容有
三个大门
1、三个大门：原有北门、东门、东南门拆除，新建具有现代气息的大门，以飘板式大门作为入口通道，大门广场设置大型景观灯柱，使夜景与城市主干道融为一体。
生态栈桥
2、生态栈桥：总长820米，平均宽2.7米，主体为钢结构，西起植物园西南角玉绣河广场，东至东南角的生态广场，空间格局上呈“S”形，蜿蜒穿过植物园南半部。生态栈桥所赋予的主题是连接园内南区各景点、设施和水系，补充和完善原有步行系统，扩大空间景观布局，起到移步换景的效果，即节省了地面空间，又保留原有绿化面积和园林景观，使城市生态更加完善。
三组服务建筑
3、三组服务建筑：主体均为钢结构，外观装饰是玻璃幕墙。东门服务建筑位于植物园东侧，地下一层地上局部二层，建筑面积约2200m2 ；映日湖服务建筑是园内映日湖的滨水建筑，面积近2500m2，生态栈桥自建筑二层穿过，既是景观地又是观景地；西南角服务建筑是三层钢结构，面积约1200m2，西临玉绣河，通过六顺门到玉函路，把植物园景观与玉绣河广场融为一个统一的整体。
生态广场建设
4、生态广场建设：新建的生态广场，是一处以绿色植物为主体的大型室外演艺广场，设计新颖，造型优美，六株大型塑树使人造景观与自然植物溶为一体，外围以厚重的绿色植物做背景以加重广场的生态比重，配套设施完备，能同时容纳5000余人，满足各种文艺演出，看台下附设了1200平米的商业铺面，不仅是整个园区最经典的休闲娱乐空间，也为我市增添了一处环境优雅的露天公共集会场所。