Le parc de plus de 100 hectares du Domaine de Vizille, reconnu au titre des monuments historiques, se décline en de multiples ambiances, allant des jardins très architecturés, aux espaces plus champêtres jusqu’à la réserve animalière.
Le parc paysager est composé de jardins réguliers et d’allées cavalières articulés autour du grand canal, pièce ornementale maitresse de cette partie du domaine. Les parterres réguliers sont des jardins ordonnés et hiérarchisés constitués de rosiers, buis et ifs. Ils utilisent le vocabulaire typique des jardins de la Renaissance française : broderies, compositions florales simples, labyrinthes. Bosquets d’arbres ornementaux et d’arbres de production, composent la palette végétale du parc contemporain et illustrent la double vocation ornementale et productive du parc du temps des Perier.
L’État qui devient propriétaire du domaine en 1925, poursuit l’aménagement des jardins en les agrémentant d’une roseraie et de bosquets fleuris. Les massifs de plantes vivaces sont composés de marguerites, renoncules, phlox, hémérocalles, plumes du Kansas et autres géraniums... En 1972, l’aménagement de l’air de jeu pour enfants et du parc de sculptures symbolise le passage du parc privé au parc public et lui confère un caractère singulier et éclectique.
L’aménagement du parvis du musée en 2004 correspond aux dernières modifications majeures du parc. Il est composé d’une vaste esplanade, de parterres réguliers fleuris qui représentent les trois bandeaux colorés du drapeau français ainsi que d’une salle de verdure symbolisant l’ancienne salle du Jeu de Paume. Les cascades situées à l’extrémité du grand canal se rapportent aux chutes d’eau des jardins de la Renaissance italienne, d’une rigueur moins affirmée que les escaliers d’eau de la Renaissance française.
Le Parc champêtre : l’ampleur du parc, les grandes perspectives, les canaux, les allées cavalières plantées en mails, les alignements d’arbres séculaires et le mur d’enceinte font référence aux jardins de l’époque baroque. Le parc est planté aussi bien d’espèces ornementales que d’essence sylvicoles. Le parc champêtre se rapproche du style des jardins à l’anglaise de composition stylistique hybrides. La zone de reboisement se compose de plusieurs espèces végétales : le pin sylvestre, le pin noir d’Autriche, le merisier, le chêne, le frêne et l’érable.
Dans cet espace préservé, la faune et la flore sont développées avec l’aide vigilante de l’homme. Sur la rive-est des cascades, les anciens bâtiments et bassins de la pisciculture sont encore visibles. Les étangs, peu profonds, sont des milieux riches en végétation aquatique, ce qui attire de nombreuses espèces animales : amphibiens, mammifères, oiseaux, tels que les poules d’eau, les hérons, les oies cendrées, les colverts, les bernaches, les cygnes et martin pêcheurs. Dans les eaux calmes du grand canal nagent truites et carpes en toute liberté. Originaire des Indes, le paon est exporté en Europe par les Romains. Sa principale caractéristique est sa longue traine très colorée qu’il déploie pour plaire aux femelles. Les paons sont visibles dans la volière le long du grand canal.
La Réserve animalière à l’extrémité du parc est composée d’un important réseau de canaux et de sources. Les sources de la Dhuy et de la Reine, le canal de la filature sont les aménagements hydrauliques les plus remarquables du parc. Ces sources d’eau ponctuent l’espace de la réserve animalière créée en 1978, ancien domaine de chasse du temps de Lesdiguières. La réserve animalière est composée 200 têtes aux espèces variées : cerfs d’Europe, cerfs Sika originaires d’Asie, daims, biches et chevreuils.