Zur Zeit Jans III. wurden gleichzeitig mit dem Bau des Palastes von Wilanów schöne Gärten, ein Vorwerk mit Wirtschaftsgebäuden und ein Tiergarten angelegt. Die natürlichen Vorzüge der Umgebung des Ortes entsprachen im Übrigen den Anforderungen an die Gestaltung barocker Gartenanlagen. Das terassenförmig angelegte Terrain sowie die vorhandenen Wasserreservoirs ermöglichten interessante Ausblicke und die Einbindung des Gartens in die ihn umgebende Landschaft. Seit Beginn der Herrschaft von Jan III. über Wilanów waren die Gärten der königlichen Residenz mit der besonderen Sorge ihres Eigentümers bedacht, der sich persönlich um die Pflanzen kümmerte, Bäume pflanzte und anschließend, wenn er lange Stunden im Garten verbrachte, ihre Schönheit genoss.
Gegenwärtig knüpfen vor allem die italienischen Gärten, die sich zwischen dem Palast und dem See von Wilanów über die obere und untere Terrasse verteilen, an die Epoche Jans III. an. Die Dekoration der Parterre auf der oberen Terrasse ist eine kompositorische Weiterführung der königlichen Gemächer. Auf die inhaltliche Gestaltung des Palastes beziehen sich u. a. die Wappenschilder der Sobieskis, Wappengemeinschaft Janina. Das ursprüngliche bildhauerische Arrangement, ein Werk niederländischer Künstler, wurde von der russischen Armee zu Beginn des 18. Jahrhunderts fortgeschafft. Hingegen blieben die Dekorationen aus dem 18. Jahrhundert, die sich auf der Brüstung der oberen Terrasse befinden, erhalten. Die Putten- und Sphinxfiguren sind das Werk von Jan Eliasz Hoffman. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden aus dem 18. Jahrhundert stammende Figuren (Werke von Johann Albrecht Siegwitz) aus der Residenz im schlesischen Brzezinka nach Wilanów gebracht, um jene, die zu Beginn des 18. Jahrhunderts verloren gegangen waren, zu ersetzen.
Gegen Ende des 18. Jahrhunderts entstand der südlich vom Palast gelegene englisch-chinesische Garten, den Szymon Bogumił Zug auf Anweisung von Izabela Lubomirska gestaltete. Er weicht wesentlich von der barocken Geometrisierung ab, und zwar zugunsten effektiver Sichtachsen sowie des Kontrastes zwischen vereinzelten Bäumen (oder Baumgruppen) und dem offenen Raum. Im Gebiet des englisch-chinesischen Gartens befinden sich wertvolle Exemplare von Baumdenkmälern (Eiche, Ginkgo), ein künstlich angelegter See (noch aus der Zeit Jans III.) sowie die späteren Gebäude der sog. „Holendernia“ (Gutsstall vom Beginn des 19. Jahrhunderts), die auf Anweisung von Stanisław Kostka Potocki nach einem Projekt von Chrystian Piotr Aigner erbaut wurden.
Am nördlichen Ufer des Sees von Wilanów schuf Stanisław Kostka Potocki den englischen Garten, der sanft zum Wasser hin abfällt. In diesem Park befinden sich die Gebäude der Chinesischen Laube und des Pumpwerks. Die Sichtachsen setzen die einzelnen Elemente der Gartenanlage zueinander in Beziehung, eine der schönsten verbindet die Chinesische Laube mit der Römischen Brücke, die auf die Insel mit dem Denkmal für die 1809 geschlagene Schlacht bei Raszyn führt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Sees von Wilanów entstand ein anderer Landschaftspark: Morysin. Dieser ist heute ein Naturschutzgebiet mit kostbaren Biotopen verschiedener Tierarten und immer noch erkennbaren Relikten der historischen Landschaftsgestaltung aus dem 19. Jahrhundert. Das am besten erhaltene Objekt aus dieser Zeit ist das schöne neugotische Tor, das auf der Achse der Residenz von Wilanów liegt.
Mitte des 19. Jahrhunderts entstand beim Südflügel der Rosengarten im Stil der Neurenaissance, beim Nordflügel hingegen der reizende Akademos-Hain mit Statuen von Jan Kochanowski und Franciszek Karpiński, Dichtern, die den Reiz des Landlebens im Einklang mit der Natur priesen. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde ebenfalls der zweiteilige barocke Hof umgestaltet, der die bis heute bewahrte ovale Form erhielt. Verändert wurde auch das Vorgelände des Palastes, auf dem das neugotische Mausoleum von Aleksandra und Stanisław Kostka Potocki errichtet wurde. Einzelne Teile des Vorgeländes wurden mit Ziegelmauern umfasst, außerdem entstanden u. a. das Gärtnerhaus (wo heute die Kasse untergebracht ist) sowie eine Kapelle mit einer Madonnenfigur.