Urozmaicona rzeźba terenu i spowodowane tym niezwykłe zróżnicowanie siedlisk – od bagiennych po skrajnie suche – powoduje występowanie na terenie Nadbużańskiego Parku Krajobrazowego około 161 zbiorowisk roślinnych.
Większość terenów leśnych to bory sosnowe, ale szczególnie cenne są dobrze zachowane lasy łęgowe; płaty łęgów wierzbowo-topolowych o powierzchniach do 40 ha, łęgów wiązowo-jesionowych – do 100 ha. Kontrastowość siedlisk jest wyraźna. Obok torfowisk występują tu piaszczyste wydmy, a żyzne i podmokłe lasy łęgowe graniczą z suchymi borami. Wśród nasłonecznionych łąk i muraw kserotermicznych rozsiane oczka wodne i starorzecza, stanowiące specyficzne oazy bioróżnorodności.
Flora roślin wyższych Nadbużańskiego Parku Krajobrazowego liczy 1027 gatunków. Stanowi to ok. 42 % flory Polski. Jest to jednocześnie około 86 % flory Polskiego Niżu.
We florze Parku występuje: 13 gatunków paproci, 7 gatunków skrzypów, 7 gatunków widłaków, 9 gatunków roślin nagozalążkowych, 789 gatunków roślin dwuliściennych, 202 gatunków roślin jednoliściennych.
We florze roślin wyższych odkryto 29 gatunków zawleczonych (nasadzane, uciekinierzy z hodowli).
Formy życiowe roślin są reprezentowane przez: 51 gatunków drzew, 63 gatunki krzewów i krzewinek, 6 gatunków pnączy, 907 gatunków bylin i roślin jednorocznych.
Występuje tu 136 gatunków chronionych (w tym 93 gat. objęte ochrona całkowitą) oraz 391 zaliczanych do rzadkich w skali kraju i regionu takich jak: wierzba śniada, lepnica dwudzielna, skalnica trójpalczasta.
Spośród rzadkich gatunków roślin w grupie roślin leśnych na uwagę zasługują: wawrzynek wilczełyko, orlik pospolity, lilia złotogłów, naparstnica zwyczajna, zimoziół północny, parzydło leśne, mącznica lekarska, sasanka Tekli, gruszyczka okrągłolistna, widłaki: goździsty, jałowcowaty, spłaszczony, cyprysowy i wroniec, listera jajowata, kruszczyk szerokolistny.
Na torfowiskach i łąkach rosną: bagno zwyczajne, rosiczka okrągłolistna, wełnianka pochwowata, czermień błotna, kosaciec syberyjski, wielosił błękitny, pełnik europejski, groszek błotny, storczyki szerokolistny i plamisty.
Wśród roślin wodnych i nadwodnych na uwagę zasługują: grzybienie białe, grążel żółty, okrężnica bagienna i osoka aloesowata. W zbiorowiskach muraw piaskowych rosną takie gatunki, jak: kocanki piaskowe, jastrzębiec polski i gruczołowaty, lepiężnik kutnerowaty, jaskier kaszubski, smagliczka drobna, skalnica trójpalczasta, przetacznik pagórkowy.
Z grupy gatunków zamieszczonych w załączniki II Dyrektywy Siedliskowej w Nadbużańskim Parku Krajobrazowym występują tylko 2 gatunki: Thesium ebracteatum i Ostericum palustre.
Przez teren Parku przechodzą granice zasięgów geograficznych takich gatunków jak lepnica litewska, sasanka Tekli, zimoziół północny, smagliczka drobna. Z Polskiej Czerwonej Księgi Roślin na terenie NPK stwierdzono 6 gatunków roślin (widlicz cyprysowaty, starodub łąkowy, wielosił błękitny, czarcikęsik Kluka, cibora żółta, turzyca luźnokępkowa). Występują tu gatunki typowe dla innych regionów kraju jak np. lepiężnik kutnerowaty – gatunek nadmorski czy parzydło leśne gatunek typowy dla terenów górskich.
