Tivoli Søen opstod, da Vestervold blev sløjfet (1887), og området med De hængende Haver (1955, Eywin Langkilde) og legepladsen blev lagt til Tivoli. Hvidtjørnen ved Dragebådene siges at være fra voldgravens (Stadsgravens) tid.
Langs Søens bred ses buer med den karakteristiske Tivoli-kuppel. Søkanten blomstrer med årstidens vækster. Området Orienten var oprindeligt en ø i Stadsgraven.
Området omkring Bastionen
Havearkitekten Eywin Langkilde (1919 – 97) skabte De hængende Haver i 1955. På græsskråningen mellem H.C. Andersens Boulevard og Tivoli Søen er placeret enkle stativer med store kar i teak, der plantes med årstidens blomster. Hvert kar er belyst af et pendel, hvilket skaber et poetisk tusmørke i haveanlægget ved aftenstide.
Eywin Langkilde medvirkede også ved anlæggelsen af Kunstnerlegepladsen i 1957.
Legepladsen i Tivoli ligger i gadeniveau og derfor hævet over Tivoli Søen og Slotspladsen ved H. C. Andersen Slottet. Her lå tidligere Gyldenløves Bastion som forsvandt i 1887. I 1943 indrettede Tivoli festpladsen Gamle Tivoli på området som en del af fejringen af 100 års fødselsdagen. Her lå kopier af gamle Tivoli-forlystelser, for eksempel Ballongyngen, som stadig står i Tivoli i dag.
I 1957 blev Kunstnerlegepladsen indrettet. Førende danske kunstnere som Mogens Zieler, William Fridericia, Gunnar Westmann og Henry Herup udformede legeredskaberne, som man mente ville have en frisættende virkning på børnene. En del af redskaberne var dog så farlige, at de måtte justeres kort efter åbningen, blandt andet Fyrværkeritræet, som var et klatrestativ i metal med meget spidse afslutninger. Kunstnerlegepladsen blev nedlagt i 1997. Henry Herups små stenskulpturer kan i dags ses på kunstmuseet Louisiana, mens den store navnesten med ordet ’Tivolaj’ stadig står ved legepladsen.
I 2010 blev Rasmus Klumps Verden indrettet som et fristed med omkring 40 aktiviteter for mindre børn.
Overalt i Tivoli ser man en lille glaskuppel af orientalsk udseende med en hjerteformet tut på toppen. Kuplen findes i mange farver og pryder lysbuer og facader, men kun i Tivoli.
Før elektriciteten, i gaslysenes tid, havde kuplen en bred åbning i toppen, hvor flamme havde brug for ilt, mens åbningen i bunden var smal, der hvor gasrøret blev indført; man skal altså forstille sig vore dages glaskuppel vendt på hovedet, mere eller mindre.
Formgivningen er inspireret af de illuminationsglas, man brugte, da Tivoli var helt nyt. Det var små oliekar med rund krop og smal hals (som et klassisk hyacintglas). Heri lå en flydevæge som blev antændt på festlige aftener i Tivoli, såkaldte vauxhalls.
I en krans rundt om det indre København finder man et grønt bælte af parker: Kastellet, Østre Anlæg, Botanisk Have, Ørstedsparken og Tivoli. Parkerne opstod, hvor Københavns volde blev sløjfet i sidste halvdel af 1800-tallet, dog med undtagelse af Tivoli, der havde foregrebet begivenhedernes gang ved at blive etableret allerede i 1843. Men Tivolis udseende ændredes markant, da voldene blev sløjfet. I stedet for at hvile ved Stadgraven med volden knejsende som grønt bagtæppe, blev arealet nu udvidet med den opfyldte Stadgrav. Tivoli Søen ligger stadig som et minde om de gamle dage. Søens areal er ca. 6.000 m2; den er 6 meter dyb på det dybeste sted.
Allerede fra starten blev Stadsgraven brugt som en integreret del af Tivoli. Her var gondolfart, artister gik på line over vandet og skibe kunne anløbe Tivoli fra Kalvebod Strand. På Tivoli Søen sejler de små både stadig, mens de større skibe må ligge for anker, som Fregatten Sct. Georg III, der er bygget i 1993 som Tivolis tredje fregat i Søen.