Devido à sua localização geográfica (centro e interior do país) e á presença da serra que irrompe subitamente destacando-se da planície alentejana, o Parque Natural apresenta um conjunto de características geológicas e por consequência edáficas e climáticas, que lhe conferem um carácter peculiar e que se reflectem na flora, coberto vegetal e na fauna. Assim, os factores naturais, bem como a ancestral e contínua presença da acção antropogénica que tem vindo a exercer significativas modificações, contribuíram em sinergia para uma notável diversidade das espécies e comunidades naturais e semi-naturais. 

Encontramos uma diversidade florística (cerca de 800 espécies) que encontraram condições ideais para o seu crescimento e desenvolvimento, apresentando características de índole centro-europeia e mediterrânea e características de índole atlãntica.  

As áreas com coberto arbóreo de sobreiro (Quercus suber) são predominantes, estando ainda bem representado o coberto de carvalho negral (Quercus pyrenaica). A azinheira (Quercus rotundifolia), que ocupava uma vasta área nas orlas da serra, ocorre pontualmente na serra, encontrando-se restringida a locais em que as condições edafo-xerófitas o permitem.

Podem ainda identificar-se outros habitats como os matos arborescentes, matos de leguminosas áfilas, brejos e estevais, vegetação ripícula (por vezes em excelente estado de conservação), meios húmidos e herbáceas anuais e vivazes, vegetação rupícula nos frequentes afloramentos rochosos (graníticos, quartzíticos), manchas semi-naturais e explorações abandonadas, zonas de diversas antroponénicas (como olivais, castinçais e soutos, pastagens, pinhais, eucaliptais, etc). De salientar também a presença de habitats de carácter reliquial e residual, nomeadamente pequenas turfeiras meridionais, que ocupam pequenos espaços em plataformas húmidas, fundos de vales e orlas de cursos de água em gargantas.

Quanto às zonas cultivadas, enquanto nas encostas a sul predominam as culturas de carácter mediterrâneo como o olival, vinha e figeiral, entre outras, nas encostas expostas a norte e em zonas de altitude cultiva-se a cerejeira, o castanheiro (são frequentes os castinçais entre os 500 e 700 metros), a aveleira e a nogueira.

As zonas artificializadas compreendem: uma enorme área de pinhal (Pinus pinaster) que ocupa a maior parte do maciço central da serra; eucaliptal, bastante fragmentado e não ultrapassando as maiores os 350 ha.

Ocupando pequenos espaços em plataformas húmidas, fundos de vales e orlas de cursos de água em gargantas, há ainda pequenas turfeiras meridionais com Sphagnum auricolata e conjuntos de espécies.

Destacam-se algumas espécies silvestres, sendo algumas raras, como o Lamium bifidum e o Trisetum scabrisculum, e algumas curiosas, como a erva pinheira orvalhada.

Nalguns vales existe uma boa integração entre as culturas agrícolas e os espaços naturais, adquirindo a pisagem um carácter harmonioso e com valor paisagístico.