Сад можно условно разделить на две части: вокруг дворца расположены разбитые ещё в XVII в. в строго геометрическом порядке и в классическом французском стиле клумбы и террасы, в восточной и юго-восточной части возникла более поздняя парковая зона в английском стиле.
В парке работает построенный из камня театр миниатюр «Гиньоль», главным героем которого является Петрушка, старинная детская карусель, воспетая Рильке и многое другое. Для прогулок предлагаются пони и экипажи. Имеется игровая площадка. Кроме этого имеется площадка для игры жё-де-пом. В саду есть крытая площадка для игры в шахматы.
Самым популярным развлечением в Люксембургском саду остаётся фонтан перед фасадом дворца, где посетители издавна пускают собственные или взятые напрокат кораблики. В музыкальном павильоне недалеко от главного входа с бульвара Сен-Мишель проводятся концерты под открытым небом.