Według podziału botanicznego Park w całości znajduje się na terenie Świętokrzyskiej Krainy Florystycznej - Okręg Konecki. Park obejmuje północno-wschodni fragment dużego kompleksu leśnego dawnej Puszczy Świętokrzyskiej nazywany również Lasami Siekierzyńskimi.

Ekosystemy leśne zajmują 85% powierzchni Parku i stanowią jego główne bogactwo. W otulinie zajmują jedynie 21% jej powierzchni. Typy siedliskowe przeważające na terenie Parku to: średnio żyzny bór mieszany świeży, żyzny las mieszany i las mieszany wyżynny. W drzewostanie dominują jodła (55%) i sosna (35%). Innymi gatunkami budującymi drzewostan są: buk, dąb, grab, brzoza, olsza stanowiące łącznie 10% składu.

Ekosystemy nieleśne to przede wszystkim ekosystemy łąk rzadko koszonych i łąk kośnych.
Na terenie ŚPK stwierdzono występowanie ok. 912 gatunków roślin naczyniowych dziko rosnących. z czego 57 gatunków jest objętych ochroną krajową. Ponadto występuje tu 12 gatunków uznanych za rzadkie i zagrożone wyginięciem na terenie kraju i 58 gatunków uznanych za rzadkie i zagrożone wyginięciem w regionie świętokrzyskim.

Z roślin objętych ochroną ścisłą spotkać można m.in.: widłaki - wrońca, jałowcowatego i goździstego, paprotkę zwyczajną, arnikę górską. omiega górskiego, buławnika mieczolistnego, lilię złotogłów, mieczyka dachówkowatego, tajężę jednostronną, parzydło leśne, wawrzynka wilczełyko, centurię pospolitą, bagno zwyczajne, naparstnicę zwyczajną, gnidosza rozesłanego, podkolana białego, kruszczyka błotnego i szerokolistnego. Licznie reprezentowane są storczyki: storczyk szerokolistny, plamisty i krwisty.

Z gatunków podlegających ochronie częściowej występują: konwalia majowa, marzanka wonna, pierwiosnki wyniosła i lekarska, kalina koralowa, kruszyna pospolita, kopytnik pospolity, porzeczka czarna, barwinek pospolity, bluszcz pospolity.

Z gatunków uznawanych jako rzadkie w Krainie Gór Świętokrzyskich opisano: narecznicę górską, zanokcicę skalną i zieloną, paprotnika kolczystego; zdrojówkę rutewkowatą, kokorycz pełną, żywca dziewięciolistnego i cebulowego, dąbrówkę kosmatą, pępawę miękką, chabra austryiackiego, czosnek niedźwiedzi, kruszczyka błotnego i zachyłkę trójkątną.

Do gatunków wpisanych do Polskiej Czerwonej Księgi Roślin należą: storczyk krwisty i kręczynka jesienna.