Die Hauptachse des Schlossgartens gehörte bereits vor knapp 300 Jahren zu einem seiner wichtigsten Gestaltungselemente. An ihrem Ende befindet sich heute ein kleiner weißer Monopteros, der Hebetempel, auf einem Wall. Früher reichte das Ufer des Zierker Sees bis dorthin. Bis zu diesem Tempel schaut der Besucher über die heute mit Rasenflächen gestaltete und von Alleen flankierte Mittelachse.
Oberhalb der Terrassen, am höchsten Punkt des Terrains, befand sich bis zu seiner Zerstörung gegen Ende des Zweiten Weltkrieges das prächtige Residenzschloss von Neustrelitz. Noch heute ist der Schlossgarten Neustrelitz mit seinem wertvollen Baumbestand eindrucksvoller Mittelpunkt des einstigen Schlossareals zwischen den Gebäuden der angrenzenden Stadt, der klassizistischen Orangerie, der Schlossruine mit einem erhaltenen Kavalierhaus, dem Marstall und dem Ufer des Zierker Sees.

Der Neustrelitzer Schlossgarten konnte von Beginn an eine Orangerie und entsprechend eine reiche Sammlung exotischer Pflanzen vorweisen. Das heutige Gebäude enthält in seinem Kern einen Vorgängerbau, der auf die Mitte des 18. Jahrhunderts zurückgeht. Etwa hundert Jahre später erhielt die Orangerie mit dem Umbau durch Friedrich Wilhelm Buttel seine heutige Anmutung. Beauftragt hatte die Neugestaltung Großherzog Georg von Mecklenburg-Strelitz. Dabei wandelte sich nicht nur die Gestalt des Baus, der nun – beeinflusst durch Karl Friedrich Schinkel – im Inneren Dekore im pompejanischen Stil erhielt und damit den neuesten Strömungen der Berliner Mode folgte. Auch die Funktion änderte sich. Nun gab es Säle für Festlichkeiten, ein Toilettezimmer für die Damen und eine reiche Sammlung an Abgüssen antiker Statuen – die Pflanzen rückten in den Hintergrund. Seit 1920 beherbergte das Gebäude eine Gastronomie. Derzeit steht es am Beginn einer aufwendigen Restaurierungsphase und wird daher in den nächsten Jahren nicht begehbar sein.

Königin Luise von Preußen stammte aus dem herzoglichen Haus Mecklenburg-Strelitz. Ihr Neffe Großherzog Friedrich Wilhelm II. ließ dieser mythengleichen Ikone über 80 Jahre nach ihrem Tod mit dem klassizistischen Tempelbau ein steinernes Denkmal setzen. Es ersetzte einen hölzernen Vorgängerbau. Luise, die „Tochter aus dem Obotritenstamme“, hatte für die Strelitzer Dynastie eine besonders große Bedeutung, weil sie nicht nur die familiäre Verbindung zum Kaiserhaus verkörperte, sondern deutschlandweit zu einer der wichtigsten weiblichen Figuren der historischen Identität geworden war. Die Gedächtnishalle mit ihrer aufwendigen Marmorverkleidung im Inneren und der Kopie der zweiten Fassung des Rauchschen Grabdenkmals mit der Figur der toten Königin macht noch heute den Grad der fast religiösen Verehrung dieser preußischen Königin greifbar.