Als Fürst Ludwig Mitte des 19. Jahrhunderts das Schloss im neugotischen Stil umbauen ließ, wurde gleichzeitig nach einem Entwurf des früheren Direktors des Botanischen Gartens in St. Petersburg Karl-Friedrich Thelemann durch den bekannten Gartenkünstler Heinrich Siesmayer auf einer dem Schloss vorgelagerten, 7 ha. großen land­wirtschaft­lichen Fläche ein Park als Englischer Landschafts­garten angelegt, der zusammen mit Schloss und dem 2 ha umfassenden Burgberg ein besonderes, romantisches Gesamt­ensemble darstellen sollte.
Eine Vielzahl seltener Bäume, der Schlossweiher mit seiner Fontäne, eine Kunstgrotte, eine Marienkapelle sowie ein Kreuzgang mit gusseisernen Stationen als auch die den Park einrahmenden Bachläufe von Sayn und Brex geben der Anlage einen ganz besonderen Reiz. Heute stellt der 1987 von Fürstin Gabriela geschaffene Garten der Schmetterlinge Schloss Sayn die Hauptattraktion des Parkgeländes dar. Darüber hinaus findet der Besucher hier einen Kinderspielplatz unmittelbar am Schmetterlingsgarten.