По схеме ботанико-географического районирования Челябинской области, разработанной Б.П. Колесниковым (1961, 1964), основная территория парка «Таганай» располагается в районе темнохвойных лесов и гольцов верхнего пояса гор Южного Урала подзоны горных среднетаёжных темнохвойных лесов хребтовой полосы Урала лесной зоны Челябинской области. Юго-восточная часть парка заходит в пределы Юрюзанско-Златоустовского подрайона сосново-берёзовых лесов Катав-Златоустовского района широколиственно-темнохвойных и сосново-берёзовых лесов лесной зоны Челябинской области.
К настоящему времени на территории национального парка описано 743 вида высших сосудистых растений, относящихся к 342 родам 94 семейств 7 классов 5 отделов. Из общего количества 728 видов составляют аборигенный компонент флоры, 4 вида являются естественными гибридами, 11 видов представляют адвентивную фракцию флоры. Наиболее богаты видами семейства сложноцветные (11 % от общего числа видов), злаковые (8% от общего числа видов), осоковые (7% от общего числа видов), розоцветные (7 % от общего числа видов), гвоздичные (4% от общего числа видов).
В национальном парке представлена почти половина (4 из 9) типов растительности, встречающихся как в России, так и вообще в этих широтах северного полушария. Леса покрывают 93 % территории парка. Деревьев на территории парка насчитывается порядка 30 видов, но лесообразующими из них являются 14 видов. Это такие виды как ель сибирская, лиственница сибирская, пихта сибирская, сосна обыкновенная, берёза повислая, берёза пушистая, липа мелколистная, клён остролистный, вяз горный, ольха серая, осина, ива козья, ива пятитычинковая, ива трёхтычинковая.
Для таганайских хребтов характерна чётко выраженная высотная поясность, включающая горно-лесной, подгольцовый и горно-тундровый (гольцовый) пояса. Для горно-лесного пояса наиболее характерны пихтово-еловые и елово-пихтовые крупнотравные леса, которые занимают значительную более увлажнённую западную и центральную часть парка (хр. Большой Таганай, Юрма, Ицыл). Главные лесные породы здесь – ель сибирская и пихта сибирская. Чистые насаждения ели и пихты в парке не встречаются. Леса носят смешанный характер. Во втором ярусе здесь встречаются берёза повислая, липа мелколистная, осина, вяз горный, рябина обыкновенная, ива козья, черёмуха обыкновенная. В травяном ярусе таких лесов преобладают компоненты высокотравья (борец высокий, скерда сибирская, цицербита уральская, крестовник дубравный, бодяк разнолистный, дудник лесной, колокольчик широколистный, вейник Лангсдорфа, бор развесистый и пр.). Также в травяном покрове отмечается участие неморальных видов: кочедыжник женский, щитовник мужской, копытень европейский, осока пальчатая, ветреница алтайская, лютик однолистный, звездчатка жестколистная, чина весенняя и др. Иногда встречаются вкрапления сосняков на окраинах каменных россыпей и болот. Среди елово-пихтовых лесов Таганая встречаются почти все типы, существующие в природе: сфагновые, осоково-сфагновые, долгомошники, брусничники, черничники, кисличники, липовые и сфагно-травянистые, разнотравные, ельники-хвощевники, ельники-поручейники.
Восточную часть парка, более сухую по сравнению с западной, занимают светлохвойные таёжные леса, расположенные в полосе восточных склонов и предгорий Урала. Здесь преобладают лиственнично-сосновые вейниково-крупнотравные леса с липой мелколистной и берёзой повислой в подлеске. Главная их порода – сосна обыкновенная с примесью берёзы повислой. Местами к ней присоединяется лиственница сибирская. В парке есть практически все типы сосновых лесов: сфагновое болото с сосной, сосняк сфагновый, сосняк долгомошный, боры: лишайниковый, брусничник, черничник, кисличник, липовый и травяной. Шире всего распространены бруснично-черничные боры с моховым покровом. Подлесок в них образован ивой козьей, в кустарниково-травяном покрове преобладает ракитник русский с разнотравьем, обычны брусника, черника, костяника обыкновенная.
Светлохвойная лиственничная тайга
Светлохвойная сосновая тайга
Есть в парке и участки широколиственных лесов. Они занимают северо-западную часть парка (южные и юго-западные отроги хр. Юрма, горы Кленовая, Липовая). Эти участки расположены на восточном пределе распространения широколиственных лесов в России. Среди древесных пород здесь встречаются клён остролистный, вяз горный, липа мелколистная, редко лещина обыкновенная (орешник). Несколько десятков тысяч лет назад эти леса занимали почти всю площадь, занятую ныне елово-пихтовой тайгой, а затем при климатических изменениях они были вытеснены и сегодня сохранились лишь в урочищах с более мягким микроклиматом. Липовые леса с примесью вяза горного и клёна остролистного есть в юго-западной и центральной частях парка (хребты Назминский, Большой и Малый Таганай, Ицыл).
Для высоких гор центральной и восточной частей парка (хр. Юрма, Большой Таганай, Ицыл) характерна чётко выраженная высотная поясность. Пояс темнохвойных лесов поднимается вверх до 600-900 м над уровнем моря. Выше этих отметок начинается подгольцовый пояс, растительность которого представлена низкорослыми подгольцовыми еловыми лесами и редколесьями (обычно с примесью берёзы приземистой, лиственницы сибирской и рябины сибирской, с черникой или брусникой в травяно-кустарничковом ярусе и с хорошо развитым лишайниковым или моховым покровом) и берёзовым криволесьем, чередующимся с участками горных высокотравных лугов, эдификаторами которых, чаще всего, является горец альпийский и различные злаки, курумниками и можжевеловыми стланиками из можжевельника сибирского. В нижней части пояса широко распространены подгольцовые высокотравные луга (на влажных участках – лисохвостово-щучковые, осоково-щучковые и лисохвостово-осоковые, на дренированных – вейниково-крупнотравные).
Вершины гор заняты горной тундрой северного типа. Наиболее распространены кустарничково-лишайниковые горные тундры с преобладанием в травяно-кустарничковом ярусе голубики, брусники и водяники гермафродитной, а в мохово-лишайниковом – видов лишайников, относящихся к родам кладина и цетрария. В горно-тундровом (гольцовом) поясе большие площади заняты скалистыми обнажениями горных пород и курумниками – огромными каменными россыпями, лишёнными растительного покрова и местами спускающимися в лесной пояс в виде широких каменных потоков («каменных рек»). Растительность гольцов представлена лишайниковыми сообществами на курумниках, участками горных тундр, встречающимися на плоских платообразных вершинах, а также стланиками из можжевельника сибирского, ели сибирской с лишайниковым или моховым покровом. Флора горно-тундрового пояса обеднена, но при этом включает несколько арктоальпийских видов, не встречающихся в более южных высокогорьях Южного Урала. Это такие виды как ива сетчатая, минуарция весенняя и вейник лапландский. Кроме того, здесь встречается ряд арктоальпийских видов (ива серо-зелёная, горец живородящий, арктоус альпийский, осока скальная, ожика сибирская) и высокогорных эндемиков Урала (ветреница пермская, качим уральский, манжетка Гаральда, манжетка рифейская, вейник уральский, овсяница южноуральская, овсяница Игошиной, лисохвост сизый).
Ещё одним неотъемлемым и очень важным компонентом природных сообществ Таганайского горного комплекса являются болота и заболоченные участки. Болотная флора составляет 19 % от общего числа видов растений. Это показывает достаточно большое её участие в формировании лесных и болотных экосистем территории парка. В растительном покрове болотных экосистем Таганая представлен целый ряд редких для Южного Урала бореальных видов, находящихся на южном пределе распространения (клюква болотная, клюква мелкоплодная, голубика, росянка круглолистная, росянка английская, осока малоцветковая, морошка обыкновенная, тайник сердцевидный).
Растительные сообщества Таганая имели длительную историю формирования на протяжении многих тысячелетий, и сейчас особую ценность флоры Таганая представляет реликтовый комплекс видов плейстоценовой сосново-берёзово-лиственничной лесостепи, которая в эпоху оледенения располагалась вдоль окраины ледника.
Растительный мир Таганая – это своеобразный многоцветный узел, соединяющий в себе несколько природных зон. С севера по хребтам сюда заходит зона горных елово-пихтовых лесов средней тайги, с востока – южно-таёжные леса с примесью лиственницы и берёзы, берёзово-сосновые леса. И тут же можно увидеть горные степи, а высокогорья заняты подгольцовыми высокотравными лугами и горными тундрами. Здесь, на небольшой территории можно увидеть уникальное соседство восточно- и центрально-европейских видов растений с западно- и центральносибирскими видами. Таганайские хребты являются своеобразным меридиональным коридором для распространения флоры. Так, ареалы многих видов арктической уральской флоры заходят по высокогорьям далеко на юг, а с другой стороны по восточным предгорьям южного Урала на север проникает степная флора юга.
Словом, на территории парка сливаются в единое целое два флористических языка – один с севера, проходящий по осевой части хребта, другой с юга – по восточным предгорьям. Флора Таганая, подобно разноцветной мозаике, образована элементами флор Казахстана, Западной и Центральной Сибири, Урала и Поволжья, Центра и Севера Европейской части России.
Среди 743 видов растений национального парка 12 видов занесены в Красную Книгу РФ, 42 вида - в Красную Книгу Челябинской области, 20 видов - в Приложение к Красной Книге Челябинской области, 20 видов относятся к эндемикам Урала и Предуралья, от 27 до 57 видов – реликтовые растения (по разным источникам).
Реликты - растения, сохранившиеся в современной биоте или в определённом регионе как остаток предковой группы, более широко распространённой или игравшей большую роль в экосистемах в прошедшие геологические эпохи. Таганайские реликты подразделяются на: ледниковые (плейстоценовые) и послеледниковые (голоценовые). Ледниковые реликты - остатки флоры, сохранившейся с эпохи максимального плейстоценового оледенения в четвертичном периоде. Их в парке больше всего: осока скальная, вейник лапландский, ситник трёхраздельный, тысячелистник чернеющий, мытник мутовчатый, арктоус альпийский, ива серо-зелёная, ива сетчатая, баранец обыкновенный, дифазиаструм альпийский, ожика сибирская, горец живородящий, чина Гмелина.
Послеледниковые реликтовые растения сохранились, в основном, в темнохвойных лесах, пришедших на смену широколиственным лесам. К ним относятся: липа мелколистная, чистец лесной, подмаренник душистый, наперстянка крупноцветковая, соссюрея мелкоцветковая, зубянка тонколистная, пыльцеголовник длиннолистный, ясколка малоцветковая, герань ложносибирская, лук мелкосетчатый, первоцвет кортузовидный, овсяница лесная, фиалка опушенная и фиалка удивительная.
Многие реликтовые растения являются редкими и требуют охраны. В Красную Книгу Челябинской области занесены такие реликтовые растения как арктоус альпийский, шиверекия икотниковидная, зубянка тонколистная, ива сетчатая, лук мелкосетчатый, пыльцеголовник длиннолистный. В Приложение к Красной Книге Челябинской области включены зигаденус сибирский, осока скальная, баранец обыкновенный, виды, нуждающиеся в особом внимании к их состоянию в природной среде. Общее число реликтов в нацпарке колеблется от 27 (П.В. Куликов) до 57 (Эколого-экономическое обоснование Южно-Уральского Государственного национального парка «Таганай». Под ред. С.Э. Сычугова. Свердловск: УЛТИ. 1990).