陽明山國家公園因火山活動的影響，海拔700公尺以上地區為灰燼土（Andisols）其餘則為弱育土（Inceptisols）土壤為強酸性；雖位於亞熱帶氣候區，但位處冬季東北季風迎風面帶來豐沛的雨量，氣溫亦明顯偏低，加上多變的地形與火山環境使本區植被分佈異於同緯度的其他地區；除擁有亞熱帶雨林、暖溫帶常綠闊葉林與山脊矮草原等不同的植物帶外，甚至連生長於中央山脈海拔 2500 公尺的高山植物亦可在此見到蹤影。
因分佈上之特殊意義，而足以做為園區代表的植物，包括鐘萼木、島槐、野鴉椿等；而原本分佈在臺灣中海拔的植物，如臺灣掌葉槭、昆欄樹、高山酢醬草、傅氏唐松草、臺灣龍膽、臺灣藤漆、稀子蕨、魚鱗蕨、韓氏烏毛蕨等在本區亦可見到。其他還包括臺灣金線蓮、八角蓮、十大功勞、四照花、紅星杜鵑等特有或稀有植物，於園區內亦有分佈。
園區內的植物生育環境包括了水生與陸生兩種環境，而陸生環境大致又可粗分為芒草及包籜矢竹草原、闊葉林與人工造林等3類。
園內部分區域因為受到火山噴氣口高熱及強酸侵蝕，土壤結構鬆散、上層淺薄，只有少數耐強酸的植物才能生存，芒草便是其中一種。園區內的「芒草」大多為「白背芒」，為中國芒的變種，是一種具韌性的禾本科植物，常生長於其他植物所不能忍受的地質、地形條件之下，其種子萌芽及生長時均需充足的陽光，而崩落口毫無遮蔽的環境正好提供了最適合芒草生長的條件，因此在火山熱霧籠罩下的迎坡面形成廣闊的芒草原。
矢竹，又稱箭竹，其高度約僅1、2公尺，竹竿細而堅韌，以往原住民常將其製成箭桿，所以才有此一名稱。陽明山區生長的這種，是臺灣三種矢竹中的「包籜矢竹」，它們大多分佈於陽明山區海拔 800 公尺以上的迎風坡面，例如：竹子山、小觀音山、大屯山、七星山等山脈的稜線上，是園區內重要的優勢植物之一。
闊葉林大約分佈在海拔 500 公尺到 900 公尺的範圍，主要以高大的樟科植物為主，例如：常見的紅楠、大葉楠、伴生著昆欄樹、楓香、山櫻、楊桐、墨點櫻桃等各類喬木及柃木、長梗紫麻、狹瓣八仙花、燈稱花等低矮的灌木，配合著草本植物和穿梭林間的藤蔓植物，構成本區極具垂直變化的植物世界，提供各種鳥類、昆蟲、哺乳動物、兩棲類動物等絕佳的棲息、覓食與活動空間。根據園區植被演替結果顯示園區內3大類人工林柳杉、相思樹及琉球松，皆逐步為紅楠所取代，朝向以紅楠為主要優勢樹種的常綠闊葉林發展，預期成為未來主要的植被類型。
水生植物大多介佈於火山口川沼澤濕地與池沼內，例如夢幻湖、向天池、磺嘴池、翠翠谷、大屯池、二子坪等地點，而又以七星山腰的夢幻湖最為著名；當地海拔約 850 公尺，湖底腐植土深厚，在眾多水生植物分布一種稀有水生蕨類-臺灣水韭，其外形近似韭菜苗故得其名，為本區最特殊的水生蕨類；其他的伴生植物還有小穀精草、針藺、水毛花、野荸薺等等。這些池沼受到雨量的影響，水量隨季節而有很大的變化，因此池中的植物亦很難將其單純歸類為沈水、挺水或濕生植物，通常多兼具了二或三種生態地位的特質。