Die Baumschule in Muskau spielte von Anfang an eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung des Parks. Hier wurden die Bäume für die Bepflanzung des Parks gezüchtet. Höchstwahrscheinlich wurde hier auch die Muskauer Sorte der Stieleiche gezüchtet. Zu Pücklers Zeiten und in den Anfängen der Baumschule umfasste diese lediglich vier Hektar und lag unweit des Lerchensees, der seinen Namen den dort verweilenden Vögeln verdankte.

In späteren Jahren, insbesondere unter dem zweiten Besitzer des Guts Muskau, Prinz Friedrich von den Niederlanden, und dem Parkinspektor Eduard Petzold, wuchs die Baumschule stark an und erreichte ihre heutige Fläche von ca. 20 Hektar. Zusammen mit dem angrenzenden Arboretum bildete sie eine der bedeutendsten Baumsammlungen Europas. Pückler selbst pflegte die Baumschulen in seinen Parks als „Baumuniversitäten“ zu bezeichnen, da hier ausgewachsene Bäume für die Umpflanzung gepflegt wurden.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden in den Baumschulen zahlreiche Obstbaumsorten gepflanzt, darunter über 250 Apfelsorten. In den Jahren 1920–1923 wurden zwei lange Gewächshäuser mit einem zentral gelegenen Palmenhaus errichtet. Die verschiedenen Teile dieses Gebäudekomplexes zeichneten sich durch unterschiedliche Temperaturen und die darin angebaute Vegetation aus. Das prächtigste Gebäude, das Palmenhaus, war für tropische Pflanzen bestimmt und diente den damaligen Eigentümern des Parks – der Familie von Arnim – als repräsentativer Ort.

Leider bestand dieser Komplex nur 21 Jahre lang. Während des Krieges wurde er vollständig zerstört. Angeblich waren in den 1950er-Jahren noch Überreste der Palme zu sehen, für die dieses Glashaus erbaut worden war.