Растителността на Природния парк представя съвкупността от всички растителни съобщества (фитоценози) в границите на защитената територия.

Странджанската растителност се отличава с фитоценотична специфика, уникална за Европа. Тя се отнася към биома на широколистните листопадни гори на умерения климат, най-широко разпространен на континента, но за разлика от горите от този биом, горите в Странджа се отличават с едификатори и доминанти от евксинската и субевксинската флора или със значимото присъствие на такива флорни елементи. В голямата си част мезофилните гори от източен бук (Fagus orientalis) имат вечнозелен подлес от лавровидни храсти, най-често от странджанска зеленика (Rhododendron ponticum), характерни за южноевксинската растителност, разпространена в Западното Закавказие, Колхида и Черноморското крайбрежие на Мала Азия, а в Европа съхранила се единствено в Странджа. Тези гори се отличават и физиономически от широколистните гори на умерения климат и формират собствен суббиом.

Горите в Странджа, заемащи 4/5 от територията на Природния парк, са остатък от терциерната растителност, съхранила се поради отдалечеността ѝ от кватернерните заледявания, меката зима, високите валежи и въздушна влажност. За странджанските гори е характерна инверсията, при която мезофилните букови гори с подлес от зеленика заемат долинните части на склоновете, а дъбовите гори се простират над тях. В сравнение с растителността в Колхида и Закавказието, съставът на терциерните реликтни видове в растителността на Странджа е силно обеднен. Това проличава най-вече по странджанското крайбрежие, включено в Черноморския ботанико-географски окръг, както и в най-западните части на Парка, попадащи в район Факия на окръг Странджа. В тези райони най-разпространени са церово-благуновите, а след тях – дъбово-габъровите гори, определени като субевксински хабитати. Чувствително присъствие в растителността на Природния парк имат съобществата от средиземноморски и субсредиземноморски тип: термофилни дъбови гори с подлес от вечнозелени склерофилни храсти, като пирена (Erica arborea), залиста (Ruscus aculeatus) или тревна покривка от чашковидна звъника (Hypericum calycinum), както и храсталаците от грипа (Phillyrea latifolia), памуклийка (Cistus incanus), тамянка (Cistus salvifolius) и др. Силно вторично разпространение, дължащо се на антропогенния фактор, имат храсталаците от келяв габър (Carpinus orientalis). Ксеротермните тревни съобщества, заемащи обширни площи по Крайбрежието и в западната част на Парка, спадат към производната растителност, тъй като са се формирали на мястото на унищожени в миналото от човека гори. Най-широко са разпространени съобществата на садината (Chrysopogon gryllus), на белизмата (Bothriochloa ischaemum) и на луковичната ливадина (Poa bulbosa).

По крайбрежните пясъци е развита псамофитна растителност, а покрай реките – гори от черна елша (Alnus glutinosa) и върби (Salix alba, S. fragilis), лонгози, крайречни ливади и др.