Il vasto giardino rinascimentale di Palazzo Costabili (clicca qui per l'audioguida 
) costituisce uno straordinario esempio di giardino formale storico. Non si tratta in realtà dell'originale, ma di una realizzazione, in stile, degli anni trenta, con estensione ridotta rispetto alle origini. Il giardino "di rappresentanza" del Palazzo era un tempo posto a levante, lungo l'antica Via della Ghiara.
L'aspetto attuale è frutto dei restauri conclusi nel 2010 che hanno tenuto conto non solo della storia centenaria dell'area ma anche delle esigenze di manutenzione e del pubblico, ricreando un insieme armonico e fruibile dai visitatori.
Fino ai primi del Novecento il giardino era un semplice spazio coltivato a orto. Negli anni trenta, in occasione del restauro per l'apertura del Museo Archeologico, fu ricreato un ambiente nuovo, frutto di una ricostruzione immaginaria di un giardino rinascimentale. Il giardino venne così compartito a riquadri, delineando le aiuole e mantenendo le direttrici dei percorsi esistenti. Secondo la consuetudine dell'orticoltura ornamentale del Novecento, la zona sud si concludeva con esedre curve di ligustro, pianta non diffusa nei giardini del Cinquecento. Dopo gli anni cinquanta furono aggiunti il labirinto, la galleria delle rose, i giochi interni ai riquadri e altre specie arboree, perdendo così l'unità formale.
Il progetto di restauro 2009-2010, elaborato dal Ministero per i Beni e le Attività Culturali con la collaborazione di specialisti del settore, ha restituito un quadro esaustivo della storia e dello sviluppo del giardino. Ai risultati si è giunti grazie a un lavoro di ricerca, indagine e analisi preliminare all'intervento: l'archeologia del paesaggio (indagini archeobotaniche e palinologiche, studi agronomici) ha ricostruito un ambiente aperto molto esteso, con rare alberature, orti di medie dimensioni con alberi da frutto alternati ad ampie aree a prato o a terreno lasciato incolto, specie tipiche di ambienti umidi e una rilevante concentrazione di cereali, in particolare orzo e grano; le indagini archeologiche (saggi di scavo) hanno portato alla luce livelli originari precedenti e contemporanei alla sistemazione dell'area per la costruzione del Palazzo e tracce di un muro di cinta che tagliava trasversalmente il giardino, con una porta di accesso all'area esterna coltivata ad orto e frutteto, già demolito agli inizi del XVIII secolo.