龙华烈士陵园建有纪念瞻仰区、烈士墓区、遗址区、烈士就义地、碑林区、青少年教育活动区、干部骨灰存放区和游憩区共8个功能区。纪念碑矗立在陵园主轴线上，其正面镌刻着江泽民题写的“丹心碧血为人民”7个大字。纪念馆分8个展厅，以1000余件文物和大量照片、图片，展示自鸦片战争以来，为“独立、民主、解放、建设”而战斗和牺牲在上海的200多位革命先烈的光辉业绩。烈士纪念堂安放着500余位烈士的骨灰，堂内设有一幅题为“碧血”的大型瓷版画，是先烈崇高精神的生动写照。陵园内有全国著名雕塑家塑造的10座大型纪念雕塑和集当代书法大成的龙华烈士诗词碑林。
公园主题、主轴线、主体建筑相交融；昨天、今天、明天交接，建筑、园林小品、雕塑艺术相辉映。突出地把园林建筑、纪念碑、纪念馆三组特定纪念建筑群与植物配置结合起来，以相应的植物风姿来烘托景区的主题内涵，园内有大草坪，大面积的松柏、香樟、红枫、桃花、桂花、杜鹃，使陵园呈现"春日桃花溢园，秋日红叶满地，四季松柏常青"的景色。
园门内广场保留了龙华公园原有的一片香樟密林，外围散置龙柏、罗汉松等大树，下层配置冬青等小灌木。
龙华观桃是上海历史上有名的胜景，在陵园大门东侧有大片桃树林，种植碧桃、垂丝桃、寿星桃等品种500余株，周边内侧还种有红花夹竹桃。每当三月，但见落英缤纷，与龙华古塔交相辉映。"龙华千古仰高风，壮士身亡志未穷，墙外桃花墙里血，一般鲜红一般红"更使桃花与陵园联为一体。
南北主轴线甬道两侧密植高大龙柏，圆柱型树冠绵延成两道绿墙，给人庄严、肃穆的感觉。外面两侧是两排四季常青的雪松和叶色鲜红的枫树，下层地被种杜鹃花。体现出整个陵园的主体意境。甬道中段两旁对称的大花坛中，满坛鲜花簇拥在烈士纪念碑前。
东西副轴线与南北主轴线垂直交错，成为东西向的林荫干道，两旁以广玉兰为主调树种，配置茶花、八角金盘、八仙花等花灌木。副轴线东段伸入碑林区全部植竹丛，象征烈士的高尚气节。另一条副轴线位于西北部，绿化以墓地为主体，列植蜀桧柏作为背景树，墓地前面铺常绿草坪，四周群植腊梅、南天竹、桂花、石榴、紫薇等。
纪念瞻仰区：陵园中部、南部的南北主轴线上，大门广场内有传统特色的门楼，楼顶上为邓小平所题"龙华烈士陵园"，门外广场东侧保留红岩，象征革命烈士威武不屈的英姿。门内香樟林后为三层逐层升高和逐层向两边扩大的平台。第三层广场正中，一座用红色花岗石筑成的巨大横幅由鲜花凌空托起，碑正面镌刻"碧血丹心为人民"，反面为碑文。纪念碑后面是纪念馆，呈金字塔形。第二层平台两旁，有"独立、民主"、"解放、建设"两组主题雕塑。
碑林遗址区：在陵园东侧，紧依龙华古寺。共由两座碑亭、四座碑廊、两座碑墙和大型梯形式花坛组成。入口处是一座名为《且为忠魂舞》大型烈士群雕，底座镌刻毛泽东手书的《蝶恋花》，两座碑亭皆为方形，攒尖顶，亭中央各立一根四面有碑文的碑柱。碑廊外一侧建有对称的两座碑墙，一墙镌刻鲁迅《为了忘却的纪念》全文手迹；另一墙镌刻烈士诗文29首。在茂林修竹间，还竖立数十块保持自然形态、大小不等的石林碑刻，星罗棋布，自然成林。
就义地及地下通道：位于陵园东北隅，南衔遗址碑林区，西临纪念瞻仰区，为全国重点文物保护单位。
烈士墓区：由烈士纪念堂和烈士墓地及无名烈士墓组成。烈士纪念堂造型别致，圆形的顶部是斜面几何形钢架玻璃天棚结构，墙面内外共有三块"百年英烈历史浮雕"，纪念堂内有一幅瓷版画，主题为"碧血"，取材于春秋的碧血丹心。墓地分东西两块，内植草皮。
11座大型雕塑与纪念广场坐落于南北主轴线上。这里安葬着顾正红、罗亦农、赵世炎、林育南、李求实等1600余名烈士，并建有申城第一碑林，占地20多亩，分南北两排，各长54米，遥相呼应。南壁碑碣，为鲁迅《为了忘却的纪念》全文，北壁碑收录了上海烈士的革命诗文。
龙华烈士陵园建筑的艺术特点是主题、主轴线、立体建筑的融合，以及“过去”、“现在”、“未来”的交替。红岩石、入口广场、园名牌楼、纪念桥、纪念广场、纪念碑、纪念馆、无名烈士陵等一系列建筑井然有序地坐落在陵园的南北主轴线上。入口处的红岩石，以其特定的思想意蕴点出了陵园的人文主题；纪念广场是陵园的中心地带；纪念馆以四层素色花岗石阶梯与金字塔型的蓝色玻璃幕墙和谐组合，于庄严凝重中透出明朗开阔的意境。这些建筑成功地营造出陵园独特的纪念氛围，并以其庄重大器、中西合璧、富有时代气息的建筑风格，使龙华烈士陵园成为上海标志性纪念建筑。
陵园四季林木苍翠，入春桃花盛开，从农历三月初一到三月十五的半个月里去龙华瞻仰烈士，观桃花，敬香登塔逛庙会已成为上海人的习俗。
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