Als zweite umfangreiche Gehölzsammlung im Botanischen Garten entstand das Krüssmann-Arboretum oder sogenannte „neue Arboretum“, benannt nach Gerd Krüssmann, der den Park von 1950 bis 1974 leitete und diesen Teil plante und aufbaute. In der Nachkriegszeit wurde in Deutschland ein Bundesarboretum als Sichtungsgarten mit Fortbildungszwecken angestrebt und für diese Aufgabe konnte der bereits anerkannte Dendrologe Krüssmann durch seinen Vorgänger gewonnen werden. Obwohl das geplante Vorhaben des Bundesarboretum aufgrund wirtschaftlicher und politischer Schwierigkeiten nicht umgesetzt werden konnte, verwirklichte Krüssmann durch viel persönlichen Einsatz ein Arboretum von späterem Weltruf.

Diese Gehölzsammlung wurde vorwiegend parkartig, unter Berücksichtigung ästhetischer und auch ökologischer Gesichtspunkte gestaltet. Somit entstanden weitläufigere Wegenetze mit mehr Rasenfläche zwischen den Baumgruppen als im alten Arboretum. Krüssmann gab hier den Gartengehölzen den Vorzug und ließ umfangreiche Sortimente von Ziersträuchern und mittelgroßen Ziergehölzen wie Flieder, Ebereschen, Zieräpfel, Forsythien und andere Gattungen pflanzen. Die bedeutende Zierkirschensammlung entwickelte sich hier durch seine unermüdliche Arbeit zu einer der vollständigsten der Welt.

Innerhalb des Areals wurde 1958 das Tropenhaus für exotische Pflanzen gebaut, mit Angliederung des Café Orchidee, seiner Terasse und formalen Rosenrabatten.

Zwischen dem alten und dem neuen Arboretum wurde die bekannte kleine Talwiese geschaffen, die sich seit 2016 jedes Jahr im Frühjahr in einen blauen, sich schlängelnden Fluss aus Krokussen verwandelt – ein eindrucksvoller Hingucker und Besuchermagnet.

Auch dieses Arboretum veränderte sich im Laufe der Jahrzehnte. Seit dem Jahr 2015 wurden hier zahlreiche neue Zierkirschen gepflanzt, um die über die Jahre entstandenen Ausfälle wieder aufzustocken und der Zierkirschensammlung ihre einstige Bedeutung zurückzugeben. Der Freundeskreis spendete hierfür 95 Exemplare.