Низшите растения са представени от 97 вида, а висшите от 1027 вида и 30 подвида. Мъховете са 67 вида, папратовидните – 19 вида, голосеменните – 9 вида, а покритосеменните – 931 вида и 30 подвида, като само последните са от 405 рода и 83 семейства.
От общият брой покритосеменни 12% са дървесни видове, а 88% тревисти. Храстите са 52 вида, полухрастите – 7 вида, дърветата –36 вида.
С национален и международен статус на защита са 108 вида, като в Червената книга на България са включени 43 вида и 2 подвида. От тях 7 вида са застрашени от изчезване, 36 вида и 2 подвида – редки. Ендемичният елемент е силно застъпен – 15 вида и 1 подвид са български ендемити, 28 вида са балкански ендемити. Установени са 1 субендемит и 2 терциерни реликти. Някои от тях са урумово лале (Тulipa urumofii), нежен лопен (Verbascum humile), давидов мразовец (Colchicum davidovii), персийски крайспорник (Cheilantes persica), горска съсънка (Anemone sylvestris).
По голяма част от територията на парка е покрита с монодоминантни и смесени широколистни гори (9000 ха), а над 600 ха са заети с иглолистни.
Характерни за района са формациите на мизийски бук (Fagus silvatica ss,. moesiaca), горун (Qvercus sessiliflora), обикновен габър (Carpinus betulus), цер (Qvercus cerris), благун (Qvercus conferta), явор (Acer pseudoplatanus), келяв габър (Carpinus orientalis), среблолистна липа (Tilia tomentosa).
Тревните формации имат вторичен произход. Формирали са се на мястото на унищожени в миналото гори. Имат по-беден флористичен състав от горските, но са по-богати на редки видове. Формацията на обикновената полевка заема разлати заравнености и полегати склонове върху кафява горска умерено влажна почва. Развила се е на мястото на букови и габърови гори. Формацията на садината се среща в дъбовия комплекс, най-често върху ерозирани сухи почви, а формацията на широколистната гъжва – на мястото на мизийски бук и обикновен габър, върху плитки, каменисти почви. В отделни петна, вероятно след изсичане на горите и деградирането на вторично развила се тревна екосистема се среща формацията на картъла. Регистрирани са и формациите на ливадната власатка, на блестящия тънкокрак и белизмата.
Безспорно е разнообразието на растителността от гледна точка на природен ресурс, ползван от дълбока древност за храна, лечение, облекло и др.
Лечебните растения са 333 вида, диворастящите хранителни растения са 30 вида, фуражните – 81 вида, етерично-маслените – 198 вида, а медоносните – 133 вида.