I Monti del Furlo, per le particolari caratteristiche geomorfologiche, ospitano una flora ampiamente diversificata, dove piante comuni si alternano con esemplari rarissimi. Sono presenti specie mediterranee e termofile, abitualmente rintracciabili in territori caldi o costieri della regione, e piante tipiche delle montagne elevate dell’Appennino Umbro-Marchigiano, spesso in nicchie ecologiche contigue.

La gola rupestre, oltre a offrire un paesaggio di stupefacente bellezza, costituisce, dal punto di vista floristico e vegetazionale, il settore più importante e più ricco dell'intero complesso, in cui sono presenti oltre mille specie.

Negli ambienti rocciosi e semirupestri troviamo una grande ricchezza floristica, che spazia dalla Campanula di Tanfani ai i gialli capolini dello Sparviere lacerato; dalla rara ed endemica Moehringia papulosa alle piccole felci rupicole come l’Asplenio grazioso e la minuscola Gramigna dell’Appennino. Ovunque, fra le rocce, è un gareggiare di radici, bulbi, rizomi, foglie, steli e fiori, fra cui emergono per interesse e rarità il Giacinto dal pennacchio, il Lilioasfodelo maggiore, l’Onosma e tanti altri.

La lecceta, presente sul margine superiore della Gola e nei versanti orientali del M. Petralata e M. Paganuccio, vede, oltre al Leccio, Ornielli e Aceri nonchè Sorbi, il Corbezzolo, la Fillirea, lo Smilace e il Laurotino. Fra gli alberi, spicca il Bagolaro, presente nella regione in pochissime località. Fra le specie erbacee si riconoscono piante rare come il Miglio verdolino, la Trabbia maggiore e la Carice mediterranea. Nei settori meno asciutti e con suolo più profondo, il Leccio cede il posto a formazioni boschive caducifoglie formate in prevalenza da Orniello, Carpino nero, Roverella, Acero minore e arricchite dalla presenza di altre specie arboree o arbustive.
Anche i margini delle strade e le scarpate sono ricchi di una flora straordinaria: Asfodelo giallo, Allium di varie specie, il Giacinto dal pennacchio, mentre nella Gola è presenta anche la rara Vite selvatica, specie rarissima nella regione.
Nei versanti freddi sono presenti boschi mesofili, governati generalmente a ceduo, in cui vi è una ricca presenza di alberi e arbusti: Roverella, Cerro, Faggio, Orniello, Carpino nero e bianco, Aceri, Sorbi, Biancospini, Ginepri, Fusaggine montana, Rose selvatiche e molte altre.
Anche la flora erbacea è molto varia: di particolare rilievo è la presenza di alcune specie fra cui Bucaneve, Dentarie, Viole, Festuca altissima, ecc.

Nei pascoli sommitali sono abbondanti piante appartenenti alle famiglie delle Ranuncolacee, Leguminose, Ombrellifere, Composite, Labiate, Graminacee e tante altre. Fra le entità più interessanti vanno ricordate: Orobanche purpurea, Crocus biflorus, lo Zafferanetto del Colonna e numerose Orchidee, fra cui l’Orchidea gialla e due specie rarissime quali l’Orchide militare e Dactylorhiza romana.