Природного парка представляет собой совокупность всех растительных сообществ (фитоценозы) в границах защищённой территории. Растительность Странджи отличается фитоценотической особенностью, уникальной для Европы. Она относится к биому широколиственных листопадных лесов умеренного климата, наиболее широко распространённому на континенте, но в отличие от лесов этого биома, леса в Страндже отличаются эдификаторами и доминантами эвксинской и субэвксинской флоры или со значительным присутствием таких флористических элементов. По большей части мезофильные леса из восточного бука (Fagus orientalis) имеют вечнозелёный подлесок из лавровидных кустарников, чаще всего из рододендрона понтийского (Rhododendron ponticum), характерных для южноэвксинской растительности, распространённой в Западном Закавказье, Колхиде и на Черноморском побережье Малой Азии, а в Европе, сохранившейся единственно в Страндже. Эти леса отличаются и физиономически от широколиственных лесов умеренного климата и формируют собственный суббиом.

Леса в Страндже, занимающие 4/5 территории Природного парка, это остатки растительности Третичного периода, сохранившиеся благодаря удалённости от ледников четвертичного периода, мягкой зимы, обильных осадков и высокой воздушной влажности. Для странджанских лесов характерна инверсия, при которой мезофильные буковые леса с подлеском из понтийского рододендрона занимают нижние части склонов, а дубовые леса простираются над ними. По сравнению с растительностью Колхиды или Закавказья состав третичных реликтовых растительных видов Странджи сильно обеднён. Это особенно заметно на странджанском побережье, входящем в Черноморский ботанико-географический округ, и в западных частях Парка, попадающих в район Факия округа Странджа. В этих районах наиболее распространены дубовые леса (дуб австрийский Quercus cerris и дуб венгерский Quercus frainetto),  а после них идут дубово-грабовые леса, относящиеся к субэвксинскому типу природной среды.. Заметное присутствие в растительности Природного парка имеют сообщества средиземноморского и субсредиземноморского типа: термофильные дубовые леса с подлеском из вечнозелёных кустарников-склерофитов, таких как вереск древовидный (Erica arborea), иглица колючая (Ruscus aculeatus) или травянистым покровом из зверобоя чашечковидного (Hypericum calycinum), а также зарослями филиреи широколистной (Phillyrea latifolia), ладанника (Cistus incanus и Cistus salvifolius ) и др.     ). Сильное вторичное распространение благодаря антропогенному фактору получили заросли граба восточного (Carpinus orientalis).. Ксеротермные травянистые сообщества, занимающие обширные территории по побережью и в западной части Парка, являются производной растительностью, так как образовались на месте уничтоженных в прошлом человеком лесов. Наиболее широко распространены сообщества золотобродника цикадового (Chrysopogon gryllus), бородача обыкновенного (Bothriochloa ischaemum) и мятлика луковичного (Bothriochloa ischaemum). 

На песчаном побережье развита псаммофитная растительность, а вдоль рек – луга, приречные леса из чёрной ольхи (Alnus glutinosa), белой  ивы (Salix alba) и ракиты (Salix fragilis) и др.