En el Parque Natural Sierra de Cazorla, Segura y Las Villas abunda la vegetación. Esto se debe a la abundancia de agua que cae en forma de nieve o lluvia. El suelo está formado principalmente por calizas que se originaron en el Mesozoico. La vegetación predominante son los bosques de coníferas (pinos, enebros, etc.) ya que son muy resistentes, capaces de aguantar temperaturas extremas. Estos, están situados en valles profundos, que separan los macizos rocosos donde se encuentra la flora rupícola (violeta de Cazorla, especie endémica; etc.). Los pinos que están a una cierta altura están achatados, esto se debe al peso que soportan por la nieve. Junto al río se encuentran los bosques de ribera (fresno, álamo, etc.). En las zonas de umbría de las montañas y gracias a las precipitaciones se encuentran bosques caducifolios (quejigo, acebos, arce, etc.).También se encuentra la vegetación típica del mediterráneo como las encinas, el madroño o el romero; que se caracterizan por soportar altas temperaturas, fuertes sequías y ser resistentes al fuego. A parte, abundan los líquenes, esto quiere decir que el aire está limpio. Tras la tala masiva de árboles para conseguir madera se repobló el parque natural, por eso, nos encontramos especies en lugares donde no crecen de manera espontánea, como por ejemplo: pinos al lado de los ríos.

Algunas especies características del parque son:

Pino laricio (Pinus nigra): es un árbol perteneciente a la familia de las pináceas. Se encuentra sobre los 1600m de altitud, es de hoja perenne y suele crecer en suelos calizos y es muy típico de las montañas de clima mediterráneo. Es una especie monoica. Mide entre los 30m y 50m de altitud. La corteza tiene un color gris claro. Las hojas se encuentran en parejas, son aciculares, largas y flexibles. Las piñas (fruto) son cortas y de color verde claro cuando son jóvenes, pero al madurar se vuelven marrones. Este pino es considerado endémico de la zona.

Pino de Alepo ( Pinus halepensis): pertenece a la familia de las pináceas. Se encuentra hasta los 1300m de altitud, es de hoja perenne y se encuentra por la zona mediterránea. Es una especie monoica. Mide unos 15m de altitud en zonas semiáridas y en zonas húmedas puede llegar a medir 20m. Se caracteriza por ser un árbol de copa ancha, baja y con muchas ramas. La corteza de los troncos es de color oscuro y agrietada y la de las ramas de color gris claro y lisa. Las hojas se encuentran en parejas, son aciculares, flexibles, cortas y de color verde claro. Las piñas (fruto) son de color castaño.

Pino negral (Pinus pinaster): pertenece a la familia de las pináceas. Se encuentran desde el nivel del mar hasta una altura de 800m, es de hoja perenne y se encuentra en la zona mediterránea. Es una especie monoica. Por regla general, mide unos 25m de altitud. En zonas áridas, su tronco tiene una corteza gruesa, de color pardo; mientras que en zonas húmedas, su tronco tiene una menos gruesa, de color más grisáceo y con grietas poco profundas. La hojas se encuentran en parejas, son aciculares, largas, gruesas, las más anchas, punzantes y rígidas entre los pinos. Las piñas (fruto) son grandes, de 8 a 25cm de longitud.

Atrapamoscas (Pinguicula vallisneriifolia): pertenece a la familia de Lentibulariaceae. Es una planta carnívora endémica de la sierras de Cazorla, Segura y Las Villas. Se encuentran en roquedos calizos húmedos verticales, en paredes mojadas permanentemente o incluso sobre cascadas y en zonas umbrías. En una planta pequeña y sus flores son de un color entre violeta y blanco. Sus hojas, de color verde y con un aspecto sedoso, están impregnadas con un líquido que atrae insectos pequeños, normalmente mosquitos y moscas. Estos se posan sobres las hojas y se quedan pegados. Una vez atrapados, el mismo líquido, se encarga de descomponerlos, para que la planta pueda absorber sus nutrientes.

Quejigo (Quercus faginea): es una especie de árbol marcescente , típico de zonas de clima mediterráneo. Pertenece a la familia de las fagáceas y mide unos 20m. La corteza tiene un color grisáceo y las hojas son simples, marcescentes y de color verde oscuro. Es muy resistente y se puede encontrar hasta los 1900m de altitud. Es una especie que restaura los suelos y se suele encontrar con encinas y coníferas. El fruto es una bellota con un color verdoso. Presenta flores femeninas.

Álamo negro (populus nigra): pertenece a la familia de las salicáceas. Es un árbol caducifolio y dioico, que se encuentra por el norte de áfrica, Europa, centro y este de Asia. Mide unos 30m y su corteza tiene un color gris blanquecino y tiene muchas grietas. Sus hojas, son hojas caducas, simples, pequeñas, con bordes dentados y de color verde. El fruto es una cápsula con forma de huevo y es de color verde.

Encina (quercus ilex): pertenece a la familia de las fagáceas. Crece en suelos calizos y es muy resistente. Mide unos 12-15m de altura, tiene una copa amplia y redondeada, y una corteza grisácea y agrietada. Sus hojas son de color verde, lanceoladas y muy duras, con unos bordes ondulados y, dentados o lisos. Es un árbol dioico y sus flores son muy poco vistosas. El fruto es una bellota.

Romero (Rosmarinus officinalis): pertenece a la familia de las lamíceas. Es un arbusto de hoja perenne que puede medir hasta 2m de altura y que se encuentra en la región mediterránea. Es aromática y se utiliza para la medicina y la cosmética. Sus hojas son firmes, son verdes oscuras por el haz y blanquecinas por el envés. Sus flores son de color azul o violeta pálido con los estambres más largos que los pétalos. El fruto está formado por 4 núculas aplanadas en forma de huevo y de color castaño.

Cojines de monja (Erinacea anthyllis): pertenece a la familia de las fabáceas. Es un arbusto perenne y se encuentra en la zona del Mediterráneo, en suelos calizos a una altitudud por encima de 1000m. Mide uso 60-70cm. Sus hojas son pequeñas y, compuestas, y tienen un color plateado.
Las flores aparecen en grupos de 2 o 3 ejemplares. Son de color azul o violeta, con el cáliz de color violeta también. El fruto es una legumbre que tiene entre 3- 6 semillas de color verde a pardo oscuro.

Su forma almohadillada, las ramillas intrincadas y espinosas se debe a una adaptación al medio en el que viven. Esta forma las permite resistir las ráfagas de viento y hace que los herbívoros no se las puedan comer.

Lechetrezna (Euphorbia characias): es un arbusto perenne que se encuentra en barrancos y caminos del Mediterráneo. Puede medir hasta 1m. Sus tallos son marrones rojizos y sus hojas son largas, lanceoladas y de color verde. Si se rompen las hojas y en especial los tallos, de ellos brota un látex blanco irritante a la piel. En primavera, los tallos se alargan para acoger las flores. las flores se forman en una inflorescencia particular denominada ciatio. Los ciatios nacen en las hojas más altas. Cada uno de los ciatios florales consta de un ovario esférico que se transformará en cápsula, 4 glándulas en forma de media luna y de color marrón oscuro, unos minúsculos estambres y unas brácteas de tono verde claro.