Le jardin baroque constitue la partie la plus ancienne du parc de Wilanów. Il a été aménagé sur le même axe que le palais, conformément au principe selon lequel le palais devait être situé entre la cour d'honneur et le jardin ; celui-ci est disposé sur deux niveaux en terrasses, l'une supérieure et l'autre, inondable, dessinée par les eaux de la Vistule. Ce jardin est une partie intégrante de la résidence royale. La partie supérieure du jardin, dans le respect du style baroque, reproduit l'agencement des pièces du palais. La forme des appartements et des antichambres royaux est reprise par les deux parterres de fleurs, et l'on retrouve les lignes des cabinets d'angle dans les deux plates-bandes symétriques en triangle.

Les tonnelles en bois, construites à l'époque de Jean III Sobieski aux coins de la terrasse, évoquaient les tours du palais, et le gazon rectangulaire avec sa fontaine imitait la partie centrale du palais, le Grand Vestibule. Sur les deux jardins en terrasses, des parterres de fleurs et de fines herbes sont dessinés par des haies de buis ou des lignes de gravier, qui leur donnent la forme de motifs géométriques. L'intérieur des cercles, des palmettes, des fleurs de lys et d'autres ornements est planté de fleurs de saison, pour la plupart caractéristiques de l'époque baroque : des tulipes, des narcisses, des héliotropes, des calcéolaires, des oeillets d'Inde, des chrysanthèmes, des bégonias, des plants de lavande, des santolines, des géraniums, des ageratums, des dahlias, des sauges et d'autres.

Le jardin baroque est multicolore, et les teintes qui y dominent sont le rouge, le jaune d'or et le rose, avec du blanc, de l'orange et du bleu. Dans le jardin du roi Jean Sobieski, la rose et le lys, symboles de bonheur, avaient la première place, puis la pivoine, fleur royale, symbole de richesse, de santé et de joie, et les tulipes, la lavande et le romarin, images de la splendeur, de la vertu et du bien. Les initiales du nom du roi étaient composées de romarin et d'autres fleurs. Dans l'axe central du palais, un escalier à deux volées mène au jardin situé plus bas et sous ses marches se trouve une grotte, appelée la Grotte de Sobieski. Dans le jardin inférieur, les parterres de fleurs sont séparés du lac par de hauts bosquets d'arbres taillés. Dans un premier temps, deux petits étangs étaient situés de part et d'autre du jardin, mais ils ont été comblés vers la fin de la vie du roi. A leur place, l'on a planté des parterres de fleurs, semblables aux plates-bandes du jardin supérieur, et il en est de même aujourd'hui. En prenant l'une des allées qui traversent les bosquets, l'on accède à la promenade qui longe le Lac de Wilanów et qui clôt le jardin baroque.