Augu grupas ir Botāniskā dārza vecākās kolekcijas, kas pilnībā ir apskatāmas ekspozīcijās. Tām ir vairākas daļas: Augu bioloģiskās un morfoloģiskās grupas, Tehniskie augi, Ārstniecības augi un Augu sistemātiskās grupas. Ekspozīcijas 20. gs. 20. gados izveidoja dārza dibinātāji prof. Nikolajs Malta un prof. Pauls Galenieks, kā arī privātdocents Aleksandrs Zāmelis un dārznieks Mārtiņš Pālens. No tā laika Augu bioloģiskajās un morfoloģiskajās grupās, Tehnisko un Ārstniecības augu ekspozīcijās ir saglabājies stādījumu plānojums, tematika un dobju apmales. Savukārt Sistemātiskās grupas bija ierīkotas 1926. gadā, bet laika posmā no 2009. līdz 2012. gadam ir veikta to atjaunošana, izmainot oriģinālo dobju plānojumu.

Augu grupas ir izveidotas kā mācību līdzeklis padziļinātai botānikas iepazīšanai. Lielākoties kolekcijā ir sugas, tajā skaitā Latvijā, Baltijas jūras reģionā un Eiropā reti un aizsargājami augi.

 

Ekspozīcijas mērķis ir parādīt augu uzbūvi un pielāgojumus augšanai dažādos apstākļos. Kopumā ekspozīcijā katru vasaru aug aptuveni 500 dažādu nosaukumu augi. Teritorijas 2000 m2 ir sadalīta četrās daļās - A, B, C un D ar 64 tematiskām dobēm, kas kopš 1957. gada nemainīgi ietver 171 apakštēmu.

A grupa - augu pielāgojumi augšanai dažādos apstākļos. Evolūcijas gaitā augi ir pielāgojušies izdzīvošanai dažādos apstākļos: sausumā (sudraba salvija Salvia argentea L.), karstumā (diktamne Dictamnus albus L.), mitrumā, barības vielām nabadzīgās augsnēs utt. Tauriņžieži ar gumiņbaktēriju palīdzību saista atmosfērā esošo slāpekli (zirgu āboliņš Trifolium medium L.). Atšķirīgs ir augu mūža ilgums: ir viengadīgi (pavasara drojenīte Erophila verna L.), divgadīgi (burkāns, Daucus carota L.) un daudzgadīgi augi. Augi konkurē savā starpā par dzīves vietu, kā arī tos apdraud augēdāji, tādēļ to lapas vai stublāji ir klāti ar ērkšķiem (parastā bārbele Berberis vugaris L.) un dzeļmatiņiem (lielā nātre Urtica dioica L.) vai satur rūgtas, sīvas vielas, kodīgu piensulu vai līpvielas (lipīgā sveķene Viscaria vulgaris Bernh.). Lielākajā dobē ir apskatāmi  indīgie augi, kas Latvijā sastopami savvaļā, piemēram, kodīgā gundega (Ranunculus acris L.) un čūskoga (Paris quadrifolia L.). Vielas, kas ir indīgas cilvēkam un dzīvniekiem, augam palīdz izdzīvot, jo aizsargā to pret dažādām infekcijām un augēdājiem dzīvniekiem.  

B grupa - augu vairošanās un izplatīšanās. Augi vairojas divējādi: ar sēklām un veģetatīvi, kad jauni augi attīstās no sīpoliem (bālganā galtonija Galtonia candicans (Baker) Dacne.), bumbuļsīpoliem (gladiola Gladiolus sp.), bumbuļiem (topinambūrs Helianthus tuberosus L.), vairsīpoliem (daudzposmu sīpols Allium x proliferum), sakneņiem (ložņu vārpata Agropyron repens (L.) P. Beauv.) utt. Atsevišķas sugas vairojas gan ar sēklām, gan veģetatīvi. Dažādu augu sēklas un augļi ir ļoti atšķirīgi - piemēroti izplatīties sugai vislabvēlīgākajos augšanas apstākļos. Augi izplatās paši (parastā slīdsēkle Crupina vulgaris Cass.) vai arī to sekmē vējš (māllēpe Tussilago farfara L.), dzīvnieki (piemēram, skudras pārnēsā blīvā cīrulīša Corydalis solida (L.) Clairv. sēklas) un arī cilvēki (smaržīgā kalme Acorus calamus L.).

C grupa - lapas un ziedi. Lapas ir auga orgāni, kuros notiek fotosintēze: Saules gaismas enerģijas ietekmē no oglekļa dioksīda un ūdens veidojas skābeklis un ogļhidrāti. Lapām ir dažāda forma, dzīslojums un lielums. Ekspozīcijā ir apskatāmi augi ar vienkāršām (mīkstais rasaskrēsliņš Alchemilla mollis L. s. I.) un saliktām lapām (zemene Fragaria sp.), dažādu dzīslojumu, plātnes veidu, tās pamatni un piestiprinājumu. Ziedos atrodas augu sievišķie un vīrišķie vairošanās orgāni. Ziedi var būt vientuļi vai sakārtoti dažāda veida ziedkopās. Ziediem, kurus apputeksnē dzīvnieki, ir spilgta krāsa (austrumu magone Papaver orientale L.), kas tos pievilina. Ekspozīcijā ir arī parastais osis (Fraxinus excelsior L.), kura ziedi ir kaili – bez kauslapām un vainaglapām. Atsevišķā dobē ir augi, kuru orgāni reaģē uz pieskārienu vai temperatūras un apgaismojuma maiņu, piemēram, parastā cigoriņa (Cichorium intybus L.) ziedi atveras tikai saulainā laikā, bet Depa zaķskābenes (Oxalis deppei  Lodd. ex Sweet) lapas sakļaujas tumsā.

D grupa - apputeksnēšanās. Apputeksnēšanās ir vairošanās procesa sākums, kad putekšņi pārvietojas no putekšnīcām (auga vīrišķajām daļām) uz drīksnām (auga sievišķajām daļām). Tas notiek ar vēja (lielā trīsene Briza maxima L.),  ūdens un dzīvnieku palīdzību (smaržīgā vakarene Hesperis matronalis L.) vai arī putekšņlapām noliecoties pie drīksnas. Ziedu smarža (smaržīgā vijolīte Viola odorata L., ārstniecības baldriāns Valeriana officinalis L.) pievilina apputeksnētājus. Pārtiekot no putekšņiem un nektāra, bites, kamenes, vaboles, tauriņi un citi kukaiņi aplido daudzus ziedus un pārnēsā sev pieķērušos putekšņus. Tas ir izplatītākais apputeksnēšanās veids.

Augus izmanto dažādām vajadzībām – ne tikai pārtikā, bet no tiem iegūst arī krāsvielas, šķiedras, kaučuku, smaržvielas un citas izejvielas. Ekspozīcijā ir ap 60 dažādu agu, no kuriem var iegūt eļļas (saulgrieze Helianthus annuus L.), šķiedras (sējas lini Linum usitatissimum L.), krāsas (īstā madara Galium verum L.), saldvielas (mannas osis Fraxinus ornus L.), kā arī ir garšaugi (pļavas ķimene Carum carvi L.).

Ekspozīcijā apskatāmas 290 augu sugas: gan tautas medicīnā izmantotās, gan arī augi, kuru lietošana medicīnā ir zinātniski pamatota. Latvijas savvaļas floru pārstāv 140 sugas, pārējie ir citu zemju augi.

Augu sistemātika pēta uz zemeslodes sastopamos augus, sistematizē tos, apraksta, izskaidro to attīstību un radniecību. Pastāv vairākas filoģenētiskas augu klasifikācijas sistēmas, kas klasificē augus, pamatojoties uz augu evolūciju un savstarpējo radniecību.

LU Botāniskā dārzā augu sistemātikas kolekcija ir veidota, izmantojot vācu botāniķu Ādolfa Englera (Adolf Heinrich Gustav Engler, 1844-1930) un Karla Prantla (Carl Anton Eugen Prantl, 1849-1893) 19. -20. gs. mijā izveidoto augu klasifikācijas sistēmu. Šajā sistēmā augu dzimtas ir sakārtotas pēc to izcelšanās secības, morfoloģiskās līdzības un pazīmju evolucionārās attīstības pēc Čārlza Darvina (Charles Robert Darwin, 1809-1882) – sākot ar vienkāršākiem un senākiem augiem – sūnām līdz pat jaunākajiem – ziedaugiem. Ekspozīcijā ir pārstāvētas 100 augu dzimtas un apskatāmas 370 dažādas sugas.