Sendo predominante o carácter mediterrânico da região, são evidentes as fortes influências atlânticas e mesmo eurosiberianas, que se fazem sentir sobretudo nos pontos mais elevados da Serra de Açor. A complexidade orográfica do relevo contribui para esta situação, levando a que nas encostas com exposição N-NW dominem espécies atlânticas e eurosiberianas (como as giestas, o carvalho-alvarinho e o castanheiro), enquanto que espécies caracteristicamente mediterrânicas dominam nas encostas expostas a S-SE (urzes, medronheiro, azinheira e sobreiro).

A cobertura vegetal da Serra de Açor encontra-se, de modo geral, bastante degradada devido à acção antrópica, nomeadamente à florestação com pinheiro-bravo e eucalipto, à invasão pelas acácias e, sobretudo, à ocorrência de incêndios; destes factores resulta o empobrecimento florístico e a degradação dos solos.

Neste panorama, destacam-se algumas das comunidades vegetais presentes na PPSA, é o caso da Mata da Margaraça e as galerias de vegetação associadas a algumas linhas de água.

A Mata da Margaraça

A Mata da Margaraça, com uma área de 68ha, constitui uma relíquia do carvalhal primitivo que cobria, em tempos, grande parte das encostas desta serra.
Esta floresta caracteriza-se pela densidade do estrato arbóreo, que, em muitas áreas, ronda os 100%, influenciando as condições ambientais do sub-bosque: elevada humidade relativa, variações da temperatura inferiores às verificadas no exterior do bosque e níveis de luminosidade relativamente baixos.
O estrato arbóreo desta comunidade é dominado por espécies plano-caducifólias de carácter atlântico como o carvalho-alvarinho (Quercus robur). Estas espécies são acompanhadas de muitas outras como o castanheiro (Castanea sativa), o ulmeiro (Ulmus minor), a ginjeira (Prunus cerasus), a cerejeira (Prunus avium), o azereiro (Prunus lusitanica subsp. lusitanica), o loureiro (Laurus nobilis), o azevinho (Ilex aquifolium), o folhado (Viburnum tinus), o salgueiro (Salix atrocinerea), etc. Destaca-se a abundância no estrato arbustivo da aveleira (Corylus avellana).
No estrato herbáceo podem observar-se espécies muito interessantes da flora nacional, como Veronica micrantha, Eryngium duriaei, Cephalantera longifolia, Orchis mascula, Neotia nidus-avis, Lilium martagon, Polygonatum odoratum, entre muitas outras.
Para além da riqueza em plantas vasculares, a Mata da Margaraça, constitui habitat preferencial de um vasto número de espécies de briófitos e de fungos, tornando-a um repositório privilegiado de biodiversidade.

Algumas espécies relevantes
Até agora, estão referenciadas para a PPSA 336 espécies da flora.
Analisando o elenco de espécies da flora podem destacar-se, pela sua raridade, um grande número de espécies, entre as quais se referem: Asplenium adiantum-nigrum var. adiantum-nigrum, Phyllitis scolopendrium subsp. scolopendrium, Clematis vitalba, Hypericum androsaemum, Circaea lutetiana subsp. lutetiana, Sanicula europea, Melica uniflora, Gagea soleirolii.
Salienta-se também a presença de 28 endemismos ibéricos de entre os quais se referem: Aquilegia vulgaris subsp. dichroa, Genista falcata, Eryngium duriaei, Omphalodes nitida,  Antirrhinum meonanthum, Linaria saxatilis  var. saxatilis, Linaria triornithophora, Veronica micrantha, Luzula sylvatica subsp. henriquesii, Festuca paniculata subsp. multispiculata, Festuca summilusitana, Koelaria caudata, Peribalia involucatra, Narcissus triandrus  subsp. pallidulus.
Estão presentes algumas espécies endémicas do território nacional como Murbeckiella sousae, Linaria diffusa e Scrophularia grandiflora.