El otoño es quizás la mejor estación del año para disfrutar del Palmetum. Las especies tropicales alcanzan su máximo en estos meses, después del calor del verano. La mayoría de especies de palmeras luce frutos coloridos en esta época.
En septiembre y octubre siguen floreciendo las especies típicas del verano, Con el refrescar de Noviembre se despiertan las especies de clima más fresco, coincidiendo por lo general con las primeras lluvias después del verano. Entonces la vegetación se vuelve más frondosa, y la mayoría de las especies tropicales encuentran su óptimo. Por todo el palmetum abundan flores y frutos.
En la sección de África, casi todos los días hay bellos Hibiscus schizopetalus. Por el Caribe, siguen floreciendo distintas especies de Plumeria, blancas y perfumadas, hasta casi finales de año. En la zona de Asia destacan las espléndidas flores de Barringtonia asiática que pueden verse solamente por la mañana, ya que cada flor es efímera y poco después del mediodía cae al suelo. Florecen muy perfumadas las palmeras Hyophorbe indica en la sección de Mascareñas. E el octógono llaman la atención distintas bromeliáceas con inflorescencias bien vistosas y florece el árbol brasileño Clitoria fairchildiana. En el riachuelo casi todos los días se abren jacintos de agua (Eichornia).
En otoño muchas especies de palmeras fructifican. Es fácil ver por todo el parque ejemplares con drupas coloradas que a veces son espectaculares. Las palmeras del aceite (Elaeis guineensis) suelen tener algún fruto en formación. En estos meses se ven también distintos frutos tropicales comestibles. Crecen las infructescencias del árbol del pan (Artocarpus camansi), en la sección dedicada a la flora de Melanesia, que madurarán hacia finales de año, las acerolas (Malpighia emarginata) en el Caribe, los naranjitos de cristal (Glycosmis) en Asia y los nonis (Morinda citrifolia) en distintas partes. En el lago principal, los mangles maduran sus curiosos frutos, que caerán al agua a finales de invierno.
Muchas especies autóctonas del archipiélago canario tienen un periodo de vegetación invernal. Es ahora que empieza a crecer la flora canaria cultivada en la entrada del Palmetum que ha estado en reposo durante el verano. La floración más vistosa es de las lágrimas de virgen (Pancratium canariensis), plantas bulbosas que cultivamos a lo largo de la pista en la entrada del parque. Entre Noviembre y Diciembre decoran de blanco la entrada del Palmetum.
A mediados de otoño también se percibe un incremento de la avifauna, ya que llegan al Palmetum numerosas aves migratorias. Entre ellas las más vistosas son la garza imperial y la garza blanca, que visitan con regularidad los lagos.
