В геоботаническом отношении территория НП относится к подзоне смешанных лесов лесной зоны европейского типа. Площадь, покрытая лесом, составляет 74% от всей площади НП. Причем 56% покрытой лесом площади занимают хвойные породы: ель (28,4%), сосна (12,1%); на оставшейся части площади преобладают мелколиственные породы: береза (31,3%), осина (9,5%), ольха (17,4%). Только 0,6% площади занято широколиственными породами: дубом, ясенем, кленом и липой. Среди хвойных пород преобладают молодняки (70,9%), а среди мелколиственных – средневозрастные насаждения. Основными лесообразующими породами в НП являются ель, сосна и береза.
Современная естественная растительность водораздельных равнин территории НП – сложные ельники и широколиственно-еловые леса. Еловые типы леса обычно приурочены к повышенным формам рельефа с достаточно богатыми суглинистыми почвами. Среди них преобладают ельники зеленомошники с плеврозиум Шребери, а травянистый покров и кустарничковый ярус может быть разный в зависимости от экологических условий. Ровные плакоры и верхние участки склонов заняты ельником кисличником, ниже, часто с признаками заболачивания, располагается ельник черничник. По достаточно сухим и крутым склонам редко встречаются небольшие участки ельника брусничника.
На территории национального парка широколиственные леса представлены небольшими фрагментами; к широколиственным породам обычно в той или иной степени примешана ель.
Из широколиственных типов леса территории НП описано три: липняк медуницево-разнотравный, ильмово-кленовый лес звездчатково-зеленчуковый и ильмовник снытево-звездчатковый.
Из пяти типов сосновых лесов на территории НП описаны все, кроме боров-беломошников (отмечены лишь небольшие фрагменты с Cladonia rangiferina и Calpestris среди нарушенных сосняков на вершинах камов и оз); большинство сосняков несет на себе следы глубокого антропогенного воздействия (палы, порубки, следы траншей и окопов).
Березняки на территории НП занимают значительные площади. Из коренных отмечен лишь березняк вербейнико-вахтовый с торфяной мощной почвой на озерно-ледниковых отложениях. Большая часть березняков – вторичные и образованы березой повислой Betula pendula, разнообразны по составу нижних ярусов в зависимости от его происхождения, форм прежнего и современного хозяйственного использования, длительности существования березняка, почвенных условий.
Из мелколиственных лесов встречаются осинники и черноольшанники. Для всех осинников характерно обилие неморальных элементов в подлеске и травяном ярусе. Черноольшанники – коренные леса, располагаются по берегам рек и озер, нередко на торфяных почвах, формируя богатые местообитания с обильным и разнообразным травяным ярусом.
Несмотря на значительные нарушения лесов в прошлом (рубки, с/х использование, строительство плотин и др.), на территории НП представлены большинство коренных типов леса, характерных для данного региона, некоторые из них находятся на стадии естественного восстановления. Однако здесь еще долго будут господствовать вторичные мелколиственные леса, так как бывшие луга и пашни интенсивно зарастают мелколиственными породами.
Луга пойменные, суходольные и низинные заняты флорой, характерной для лугов лесной зоны. Суходольные и низинные луга имеют обычно плохой в кормовом отношении ботанический состав трав, низко урожайны, часто заболочены и закустарены. Развитию процессов заболачивания способствует высокий уровень стояния грунтовых вод, подъем их особенно хорошо можно наблюдать на вырубках, молодых лесных насаждениях, низинах и т.д.
По предварительным данным, на территории НП произрастает около 900 видов сосудистых растений, среди которых много интересных видов как в научном (редких, реликтовых, стенотопных, видов на границе ареала и т.д.), так и в практическом (лекарственных, пищевых, кормовых, дубильных и пр.) отношении.
Так, на территории НП отмечено произрастание Наяды морской (Najas marina), известной больше с побережья Балтийского моря и солонцеватых водоемов низовьев Дона. В р. Должица и Ельша собраны очень интересные Рдесты (Potamogeton), один из них Рдест узловатый (Potamogeton nodosus) известен лишь из черноземной полосы, а другие, возможно, вообще отмечены впервые в России.
Анализ известной флоры сосудистых растений НП показал, что в ее составе 65 видов из Красной книги Смоленской обл., 9 - из Красной книги России.
На всей территории НП отмечено 148 видов высших водных растений, относящихся к 41 семейству и 66 родам. Из них объем гелофитов составляет 105 видов, объем гидрофильной флоры– 43 вида. Сосудистых споровых – 3 вида, цветковых –145, из которых однодольных – 86, двудольных – 59 видов.
В результате исследований на территории НП отмечено 11 новых для Смоленской области видов высших водных растений. Во флоре озер выделено 9 редких видов гидрофитов.