Storeplenen er en viktig og sentral del av den historiske parken. Den brukes blant annet til immatrikulering, 17. mai feiring og fester. Parken rundt Tårnbygningen og Urbygningen har gjennomgått flere endringer siden 1860, ledet av forskjellige gartnere og arkitekter. Fra 1923 til 1951 formet Olav L. Moen parken til det den er i dag, med en blanding av nyklassisisme og funksjonalistiske elementer. Storeplenen, omgitt av trær, ble nedsunket og omgitt av gangveier. Hovedtrappen, Speildammen og Hirschtrappen er markante elementer i parken, alle designet av Moen.
Plenens del som planteskole og frukthage
Fra 1860 til 1880-tallet ble området brukt som planteskole og frukthage, ledet av gartner Abel Bergstrøm. Selv om en plan for parken ble laget, ble den bare delvis realisert på grunn av mangel på dyrkbart land.
Fra 1897 ble området omgjort til en vitenskapelig høyskole, noe som førte til bygging og ombygging. I 1900 ble det holdt en arkitektkonkurranse for utformingen av parken, som ble vunnet av Hans Mikal Misvær. Han designet en innfartsvei fra syd som fortsatt preger området i dag.
Tidlig på 1920-tallet ble Tårnbygningen bygget sørvest for hovedbygningen, og parken ble omorganisert under ledelse av dosent i hagekunst Olav L. Moen. Parkplanen som ble lagt fram i 1923 ble godkjent i 1924. På grunn av begrensede ressurser og store endringer tok det over ti år å realisere planen. Parken beholdt sin grunntone av nyklassisisme med fokus på akser og proporsjoner.
I 1924-planen til Moen var tanken at Storeplenen skulle være nedsenket mellom to parallelle gangveier som førte til en halvsirkelformet avslutning av parkrommet i syd. Dette kan ses på et flyfoto fra 1932. Men i den reviderte planen fra 1933, endret Moen dette og prioriterte den østre gangen som hovedganglinje med skiferbelegg, mens den vestre gangen ble nedtonet til en gressgang. Det forsenkede plenområdet ble utvidet østover mot Tårnbygningen og kantene rundt Storeplenen ble arkitektonisk formet med lav terrassering i nyklassisistisk stil som fulgte kurven på adkomstveien (C. M. Falsens vei).
Alle trærne rundt Storeplenen er plantet utenfor det nedsunkne området, med unntak av en skjermalm som har blitt bevart fra den tidligere landskapsparken. En stor kinapoppel ble også bevart på sørenden av Storeplenen, selv om terrenget rundt treet ble hevet. Kinapoppelen er et blikkfang i det sentrale parkrommet og gir liv i komposisjonen ettersom treet står litt forskjøvet i forhold til midtaksen.
Hovedtrappen og helleplass ved Speildammen
Hovedtrappen, som er like bred som midtpartiet av Urbygningen, ble bygget tidlig på 1930-tallet. Den består av en bred sentral trapp, et midtre repos og to trapper nedenfor som omslutter et vannarrangement.
Plassen under hovedtrappen er dekket med rødlig ringeriksskifer fra 1930-tallet. Nord for plassen er det to langstrakte blomsterbed. Disse var opprinnelig plantet med roser i Moens tid, men ble omgjort til sommerblomst-bed i 2009 og har vært plantet som engelsk staudebed siden 2022.