Le parc royal, inclus dans le projet que l'architecte Luigi Vanvitelli a proposé aux souverains, rappelle les jardins des grandes résidences européennes du XVIIIe siècle, combinant la tradition italienne du jardin de la Renaissance avec les nouveautés introduites par André Le Nôtre à Versailles. Les travaux de délimitation de la zone et de plantation des premières plantes commencèrent en 1753, parallèlement à la construction de l'aqueduc Carolino qui alimenterait les fontaines des jardins royaux. Cependant, l'aménagement actuel du parc n'est que partiellement le résultat de la réalisation du projet de Vanvitelli : son fils Carlo a dû le redimensionner en raison du manque de fonds et des changements de goût de l'époque. La structure est divisée en trois parties. La première, immédiatement derrière le palais, est destinée aux parterres (une pelouse avec des allées droites) et comprend le bois, également appelé « vieux » car il existait avant le palais, où se trouve la Castelluccia, un bâtiment du XVIe siècle reconstruit en 1769 sous la forme d'une forteresse miniature dans laquelle le jeune Ferdinand IV s'exerçait à de fausses batailles. Les allées mènent ensuite à la Peschiera, un lac artificiel agrémenté d'un îlot au centre, décoré d'un petit temple circulaire. La deuxième partie du parc est intéressante pour ses jeux d'eau, avec des fontaines disposées dans l'axe du palais. On part de la fontaine « Margherita », où un pont d'Hercule précède la grande « via d'acqua », bordée de deux larges routes délimitées par des haies de chênes verts et de chênes, et de nombreux bassins, bassins superposés et statues , jusqu'au grand bassin, dans lequel se précipite une imposante cascade d'eau. On y trouve les fontaines des « Dauphins » dont l'eau sort de la bouche des poissons en pierre, d'« Éole » avec sept bassins en pente qui forment autant de cascades, et la fontaine de « Cérès », avec les statues de la déesse et des deux fleuves de l'île.
La dernière fontaine célèbre l'histoire de « Vénus et Adonis » et la zone située en dessous, le « bain de Diane », est ornée de deux groupes de marbre représentant Actéon et Diane. La troisième partie est constituée par le jardin anglais, tant désiré par Marie-Caroline. Lord Hamilton la convainquit de rivaliser avec sa sœur Marie-Antoinette de France, qui avait fait construire le Petit Trianon à Versailles, et confia le travail à Andrew Graefer, un botaniste anglais qui commença les travaux près de la grande cascade où le terrain en pente vers le sud se prête aux cultures exotiques et aux compositions les plus raffinées. Le jardin offre une série de lieux fascinants inspirés des modèles de l'époque : le cryptoportique, avec les statues provenant des fouilles d'Herculanum et de la collection Farnèse , le petit lac du bain de Vénus, avec la statue de la déesse , le casino à l'anglaise, avec sa base et ses piliers doriques , l'aperia, zone d'abord utilisée comme réserve d'eau par Vanvitelli, puis transformée en serre en 1826 , les quatre serres, destinées aux plantes récoltées lors des expéditions scientifiques ou provenant d'autres pays. À proximité se trouvent également l'aquarium, la roseraie et l'école botanique.