Den innehåller sittplatser, en labyrint och lekutrustning och har utformats för att hjälpa barn att återhämta sig från behandlingen.
En terapi zon innehåller sluttande golv och konstgräs så att barn kan få fysioterapi i den friska luften.
Trädgården hade 1,6 miljoner pund i finansiering från den walesiska regeringen och 250 000 pund från Noaks Ark välgörenhet.
En del av trädgården har ett djungeltema med en sprejmålad väggmålning och palmer - på kvällen tänds utrymmet av färgglada LED-lampor.
Även om varje avdelning på Noaks Ark Barnsjukhus i Wales har en inomhuslekplats - tills nu barnen inte hade en dedikerad utomhus utrymme.
Chefssköterska Jo Clements sade: " Det har en underbar vibb. Några av elementen är för rehab och sjukgymnastik - olika ytor, olika sensoriska komponenter.
"Men det finns också delar som är mycket typiska för en lekplats - en rutschkana, en lekstuga där barn bara kan vara barn igen som ger dem en känsla av normalitet."
Femårige Neve från Abercynon tillade: "Jag gillar verkligen det... det finns massor av saker här"
Neve erkändes för sju veckor sedan efter att ha lidit av vad hennes föräldrar trodde var en sjukdom.
Men hon fick diagnosen en inflammation i hjärnan som kallas akut disseminerad encefalomyelit vilket fick henne att tappa kontrollen över vänster sida av kroppen.
Neve får daglig behandling för att hjälpa henne att återfå full kontroll över armen och benet.
Med hjälp av fysioterapeuter använder hon trädgården för att öva på promenader och utveckla sina rullstolsfärdigheter.
Fysioterapeuten Natalie Gragasin sa att trädgården också kan få terapin att verka som lek.
"Det är en bra plats för henne att tillbringa tid med sin familj - uppenbarligen när barn är på sjukhus under en lång tid de är ofta borta från sina syskon så det är en härlig plats för barn bara att vara barn tillsammans."
Barnsjukhuset öppnades 2006 och den andra fasen av bygget slutfördes 2015.
Finansiering från den walesiska regeringen betalade för byggnadsarbete och utrustningen har tillhandahållits genom donationer till Noas Arks välgörenhet.
Bethan Simmonds, av välgörenhet, tillade: "I slutet av dagen detta är ett barnsjukhus och barn har rätt att vara barn vad de går igenom."
Trädgården kommer att öppnas officiellt i ett evenemang som leds av hälsominister Vaughan Gething.
Patienter på Wales enda barnsjukhus kan leka utomhus för första gången - tack vare en ny specialbyggd trädgård.