Парк расположен па границе подзон северной и средней тайги. Согласно ботанико-географическому районированию его растительность относится к Кольско-Печорской подпровинции Североевропейской таежной провинции Евразиатской таежной области.

На территории национального парка леса являются основным компонентом ландшафта и главным средообразующим фактором. По лесорастительному районированию они входят в округ сосново-еловых сфагново-зеленомошных среднетаежных лесов водораздела реки Выг — Повенецкой губы. Основными лесообразующими породами являются сосна (Pinus sylvestris), ель (Picea abies, P. obovata, P. abies x P. obovata), лиственница (Larix sibirica), березы пушистая и повислая (Betula pubescens, B. pendula) и осина (Populus tremula). Коренными лесными формациями являются сосняки, ельники и лиственничники, производными — березняки и осинники. Ельники занимают в парке 111,9 тыс. га (53,5%), сосняки — 92,2 тыс. га (44,1%). Площадь лиственных насаждений, березняков и осинников, небольшая — 4,9 тыс. га (2%). В распределении по группам типов лесов преобладают леса с доминированием зеленых мхов — Pleurozium schreberi, Hylocomiuim splendens (49%), сосняки и ельники с покровом из кукушкина льна (Polylrichum commune) (26%) и сфагновых мхов (Sphagnum spp.) (23%).

Сосняки и ельники со средним возрастом более 140 лет представлены в основном климаксовыми фитоценозами, характерными особенностями которых является разновозрастность древостоя, стабильность основных биометрических показателей во времени, состояние подвижного равновесия за счет близости показателей отпада и прироста и др. Имея большой средний возраст, эти древостои обладают высокой устойчивостью, коренным образом отличаясь от одновозрастных перестойных насаждений. В сосновых лесах такие древостои составляют 82% площади, среди ельников — 94% площади. Возраст отдельных деревьев достигает 200 лет и более.

Флора сосудистых растений парка насчитывает около 450 видов. Преобладают таежные виды, составляющие основу лесных и болотных растительных сообществ. В напочвенном покрове доминируют кустарнички — черника (Vaccinium myrtillus), брусника (V. vitis-idaea), вереск (Calhma vulgaris), майник двулистный (Maianthemum bifolium), седмичник европейский (Trientalis europaea), кислица (Oxalis асеlosella), из мхов — Pleuroziuim schreberi, Hylocomium splendens, а в сухих борах — лишайники рода кладина и цетрария исландская (Сlаdina stellaris, С. rangiferina, С. arbuscula, Cetraria islandica). По берегам рек распространены влажные осоковые луга с осоками острой, омской, черной, пузырчатой и др. (Саrех acuta, С. omskiana, С. nigra, С. vesicaria), а на бывших сельхозугодьях — флористически богатые разнотравно-злаковые луга, в которых преобладают ежа сборная (Dactylis glomerata), душистый колосок (Anthoxanthum odorattim), полевица тонкая (Agrostis tennis), пырей ползучий (Elytrigia repens), иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium), купырь лесной (Anthriscus sylvestris), мышиный горошек (Vicia cracca), горошек заборный (V. sepium). В водоемах наиболее распространены виды с широким ареалом — кубышка желтая (Nuphar lutea), кубышка малая (N. pumila), кувшинка белая (Nyniphaea alba), камыш озерный (Scirpus lacustris), хвощ топягюй (Equisetum limosum), рдест плавающий (Potamogeton natans), рдест пронзеннолистный (P. perfoliatus), ежеголовник злаковидный (Sparganium gramineum), ежеголовник прямой (S. erectum), горец земноводный (Регsicaria amphibia). Важной чертой флоры парка является наличие большой группы евросибирских видов (всего их более 20), в том числе: стрелолист плавающий (Sagittaria natans), змеевик большой (Bistorta major), калипсо луковичное (Calypso bulbosa), княжик сибирский (Atragene sibirica), борец высокий (Aconitum septentrionale).

Одной из главных ботанических достопримечательностей парка является лиственница сибирская (Larix sibirica) — здесь у нее проходит западная граница ареала. Она произрастает по восточному берегу Водлозера как примесь в сосновых, реже еловых лесах. Площадь таких лесов составляет 1,9 тыс. га. Наиболее старые деревья достигают 300-350 лет при высоте около 30 м и диаметре ствола 50-60 см. Еще один вид с преимущественно сибирским ареалом — жимолость Палласа (Lonicera pallasii). Встречаются в парке и виды, основной ареал которых находится южнее: тростянка овсяницевидная (Scolochloa feslucacea), ольха черная (Alnus glutinosa), манник литовский (Glyceria lithuanica), воронец колосистый (Actaea spicata) и др. Значительно меньше видов, широко распространенных к северу — душистый колосок альпийский (Anlhoxanthum alpmum), тимофеевка альпийская (Phleum alpmum) и др.

На территории парка встречается около 50 видов растений Карелии и Архангельской области, являющиеся редкими и охраняемыми на региональном уровне. В Красную книгу Российской Федерации внесены мелкое водное растение полушник щетинистый (Isoёtes setaсеа), два вида орхидных — пальцекорник Траунштейнера (Dactylorhiza traunsteineri) и калипсо луковичное (Calypso bulbosa), а также два вида лишайников — лобария легочная (Еоbaria pulmonaria) и бриория Фремонта (Вгуопа fremonlii). Инвентаризация флоры и растительности парка еще не завершены и, по-видимому, по ее окончанию список растений и растительных сообществ парка существенно дополнится.

© Справочник "Национальные парки России". Москва: Изд-во Центра охраны дикой природы, 1996 г.