La pépinière de Mainau se trouve depuis les années 50 dans la partie nord de l'île de Mainau, juste à côté du bâtiment appartenant au service « Park Garten Forst ». Elle comprend 13 serres avec une surface vitrée d'environ 7500 m². Près de 30 employés se chargent non seulement des travaux horticoles mais aussi de la gestion de la serre aux papillons. Elle est aussi une entreprise de formation reconnue pour les futurs horticulteurs spécialisés dans l'horticulture ornementale.

La pépinière de Mainau abrite quelques collections précieuses. La collection d'orchidées comprend environ 8000 spécimens, dans des genres, des espèces et des variétés très rares avec en particulier de nombreuses orchidées aux formes naturelles. Elles sont exposées chaque année dans la palmeraie de mi-mars à début mai.

La collection d'agrumes comprend environ 50 variétés rares et historiques qui sont exposées chaque année dans des « bacs de Versailles » (caisses à oranger) devant le château de Mainau. Sur l’île, les agrumes ont une longue tradition qui remonte à 1866, lorsque le grand-duc Frédéric Ier a apporté les premiers spécimens. Depuis 1968, la collection a été élargie par le comte Lennart Bernadotte, des variétés particulièrement anciennes et rares ayant été rapportées de différents jardins botaniques et de collections privées d'anciennes familles nobles italiennes, y compris celles des jardins des Médicis.

Les plantes tropicales et subtropicales constituent une part essentielle de la pépinière de Mainau. Dès que les températures le permettent, les quelque 600 spécimens sont exposés à différents endroits du parc. La collection de ces plantes comprend, entre autres, divers palmiers, des passiflores, des frangipaniers (Plumeria), des bougainvilliers, du lin de Nouvelle-Zélande (Phormium tenax) et des grenadiers (Punica granatum).

Les quelque 1.000 plantes solitaires telles que l'arbre corail (Erythrina crista-galli), le lantana (Lantana camara), le datura (Brugmansia) ainsi que bien d'autres encore, passent les mois d'hiver dans la pépinière de Mainau avant d'être plantées en mai dans les parterres d'été, faisant de ces derniers une particularité unique de l'île de Mainau.

Outre ces collections, la pépinière de Mainau abrite diverses plantes vertes et d'intérieur qui sont utilisées pour les expositions et la végétalisation des espaces intérieurs des restaurants et du château. Dans les serres, on trouve également de nombreux succulents et cactus, qui peuvent être admirés pendant les mois d’été dans les multiples parterres du parc. La pépinière propose aussi son propre art floral.

Pour la floraison du printemps et de l’été, des milliers de jeunes plantes sont livrées et continuent à être cultivées dans la pépinière jusqu'à ce qu'elles puissent être plantées dans le parc. Une part non négligeable est semée et cultivée.