개장 초기 자연농원은 식물원과 동물원 위주로 운영됐으나 고객들은 놀이시설 등 레저기능을 더욱 선호했다. 플라워센터를 고객들이 별로 찾지 않자 주변에 놀이시설을 증설해 이를 타개하기로 했다. 더 많은 손님들이 꽃을 보게 하려는 의도로 산 교육장으로서 면모를 지켜 나가고자 한 자연농원의 의지였다.

특히 어린 자녀와 나들이에 나선 가족들이 함께 즐길 수 있는 여가경험을 제공하고자 했다. 이에 따라 자연농원 놀이농산은 가족용 놀이시설을 대폭 확충하며 레저공간으로 확대되기 시작했다. 부모가 아기를 안고 손을 흔들며 꽃밭 구경을 할 수 있게 해주는 꼬마기차(현 페스티벌트레인)를 1979년에 도입한 데 이어 1981년에는 가족들이 함께 타며 적당한 스릴을 즐길 수 있는 후룸라이드를 설치했다.

그 뒤로도 1982년 우주관람차, 1985년 지구마을 등 놀이시설을 지속적으로 추가 도입했는데, 특히 지구마을은 고객들에게 선보이자마자 큰 인기를 끌었다. 외벽에는 네덜란드의 풍차, 프랑스의 에펠탑, 이집트의 스핑크스, 미국의 자유의 여신상 등 세계의 명물을 설치했으며, 내부에는 200여m의 수로를 만들어 양편으로 각국의 전통의상을 입은 1000여 개 인형들이 춤과 노래를 펼치는 모습을 즐길 수 있었다.

1980년대 후반에 들어와서는 흥미를 강조한 시설도 적극 들여왔다. 1986년 젊은이들뿐만 아니라 어린이와 부모가 함께 탑승 가능한 비룡열차가 등장해 가족들로부터 호평을 받았다. 1988년 도입한 환상특급(현 롤링엑스트레인)은 360도 회전하는 루프형 롤러코스터로, 오르락내리락 하는 기존 놀이시설과 달리 커다란 원을 두 번이나 회전하면서 느끼는 스릴이 대단해 고객의 다양한 욕구를 충족시켰다.

동물원은 인간과 자연의 친화를 최고 목표로 신비롭고 생동하는 동물의 세계를 보여주기 위해 발전을 거듭했다. 라이온사파리에 이어 1980년 7월 호랑이사파리를 개장해 15마리의 호랑이가 뛰고, 앉아서 하품을 하고, 이따금 포효하는 자연 그대로의 모습을 실감나게 체험할 수 있도록 했다.

교육과 체험을 통한 동물과의 교감은 동물쇼에서도 다양하게 이뤄졌다. 개장 때부터 멧돼지쇼, 공작비상쇼 등을 선보인 자연농원은 1982년 불곰쇼를 통해 동물쇼를 다양하고 입체적인 공연으로 변화시켰다.이어 1986년 우리나라 최초로 물개쇼를 선보이며 국내 동물쇼의 수준을 한 단계 끌어올렸고, 이후에도 1988년 침팬지쇼 등 동물들의 습성과 재능을 살린 다양한 동물쇼로 고객들에게 재미있고 알찬 경험을 선사했다.

자연농원의 동물원은 동물 종의 번식과 보존에도 힘썼다. 개장 초기부터 사불상, 펠리컨, 쟈칼 등 희귀동물을 들여와 어린이와 국민들에게 자연의 신비를 일깨웠으며, 이렇게 축적한 노하우를 활용해 종의 번식과 보존에 기여했다. 세계적으로도 희귀한 사불상을 1984년 서울대공원에 기증했으며, 기린을 국내 동물원에 잇달아 분양해 생태학습장의 기능을 전국으로 확산했다. 1989년 국내 최초로 사자와 호랑이 사이에서 '라이거(라이온과 타이거의 합성어)'를 탄생시켰고, 천연기념물 217호인 산양의 인공번식에 성공해 천연기념물 복원에 기여했다. 그해 9월에는 미국의 필라델피아 동물원과 자매결연을 맺고 동물보호와 번식에 관한 연구성과를 교류했다. 뿐만 아니라 양돈사업을 통해 사양(飼養) 관리기술의 전수와 개량돈 보급에 나서 국내 양돈산업의 질적 발전에 이바지했다.