Den Mittelpunkt der seeseitigen Anlagen des Burggartens bildet die dreiflügelige Orangerieanlage, in der die Ideen der drei großartigen Baumeister Semper, Demmler und Stüler vereint sind.

Ihre Räume, die alle als begehbare und von gärtnerischen Anlagen überdeckte Terrassen ausgestaltet sind, öffnen sich zum See hin in einen stimmungsvollen, von einer Kolonnade bekränzten, Innenhof. Flankiert wird die Orangerie von dem Weinlaub- und dem Medaillonsaal, dessen Wände mit Medaillons aus Terrakotta geschmückt sind, die im 16. Jahrhundert in Lübeck gefertigt wurden. Dieser Saal grenzt an einen lauschigen, von einer riesigen Platane überschatteten Hof, in dem ein mit Muscheln verzierter Springbrunnen plätschert.

Eine besondere Attraktion für die Spaziergänger ist die aus großen Steinen aufgetürmte Grotte nahe der Orangerie, die 1852 angelegt wurde. Dunkle Gewölbe und Gänge unterhalb des Schlosses schließen sich an die Grotte an und beherbergen mehrere Fledermausarten, denen sie als Sommer- und Winterquartier dienen.

Während sich von den oberen Wegen aus wunderbare Ausblicke auf den Schweriner Innensee bis an das etwa fünf Kilometer entfernte Ostufer ergeben - besonders reizvoll ist ein Gang auf die Kolonnade der Orangerie bis zur Plastik des Stierbändigers -, sieht man von den ufernahen Wegen einen Teil des Alten Gartens mit der Galerie des Staatlichen Museums. In nördlicher Richtung liegt der umfangreiche Komplex des ehemaligen Marstalls im Blickfeld des Betrachters.

Das Orangeriegebäude wurde in mühevoller Restaurierungsarbeit von 1996 bis 2001 in seiner ursprünglichen Gebäudeform von 1857 wiederhergestellt und wird seitdem während der Sommermonate als Café und Restaurant genutzt. Im Winter hingegen beherbergt die Orangerie wie schon im 19. Jahrhundert die kälteempfindlichen Kübelpflanzen des Burggartens.