Rozmanité rostlinstvo Pálavy je odrazem pestrých přírodních podmínek, polohy na hranici oblastí výskytu rostlin teplého Středomoří a kontinentálního jihovýchodu Evropy, a historického vývoje. Díky této unikátní kombinaci faktorů je Pálava jednou z druhově nejbohatších oblastí Česka, a navíc zde najdeme několik druhů rostlin, které se u nás nikde jinde nevyskytují.

Podoba pálavských lesů výrazně záleží na vlhkosti daného místa. Ta nejsušší jsou stanovištěm šípákových doubrav – světlých lesů s křivolakým dubem šípákem, žlutě kvetoucím a červeně plodícím keřem dřínem a v podrostu třeba s kamejkou modronachovou, kokoříkem vonným a třemdavou bílou. Na prudkých kamenitých zastíněných svazích na ně navazují suťové lesy s lipami, javory a jilmy a pro Pálavu charakteristickými porosty jedovatého oměje vlčího moru. Mírnější svahy a jejich úpatí obsazují dubohabřiny s dominantními dubem zimním a habrem a nezaměnitelným pestrobarevným „jarním aspektem“ žlutých křivatců, bílých a růžových dymnivek a fialových jaterníků a violek kvetoucích ještě před olistěním stromů.

Také nelesní vegetace Pálavy má bohatou historii. Většina stepních a lučních porostů se na Pálavě vyvíjí od poslední doby ledové a v klimaticky vlhčích obdobích se bez větších změn udržela – dílem vlivem extrémního stanoviště, dílem přičiněním člověka. Na zastíněných vápencových skalách se vyvinuly pěchavové trávníky s glaciálním reliktem písečnicí velkokvětou a ozdobným hvozdíkem Lumnitzerovým, na prudkých osluněných svazích rostou stepní trávníky, jimž z trav dominují kostřavy a kavyly. Dále zde najdeme třeba ožanku horskou, devaterku poléhavou nebo kosatce nízký a písečný. Na méně exponovaných místech nalezneme historické pastviny a stepní louky, které se pro uchování druhového bohatství pravidelně pasou. Jejich ráz tvoří trávy, jako jsou např. válečka prapořitá nebo sveřep vzpřímený, z bylin třeba chrpa čekánek, hvězdnice chlumní a smldník jelení. Na vlhkých místech se pak vyvinuly úživné louky, které se v minulosti kosily na seno. Roste v nich např. hrachor bahenní, kosatec sibiřský nebo žluťucha žlutá.