El PN Carrasco abarca una gran variedad de ecosistemas que incluyen la Pradera Altoandina Húmeda, con lagunas glaciales, bofedales y turberas, el Páramo Yungueño, el Bosque Nublado de Ceja de Yungas (Perhúmedo), el Bosque Húmedo y muy Húmedo Montano de Yungas, el Bosque Pluvioso Subandino (Perhúmedo), el Bosque muy Húmedo Pedemontano de transición a basal y manchones de cardonales de Puya raimodii, nueva especie registrada para el Área en el borde Sur (Karayani).
El AP se caracteriza por su elevada diversidad biológica, se estima más de 3.000 especies de plantas superiores, de las cuales 614 fueron registradas. La flora es muy diversa destacando los bosquecillos de queñua (Polylepis spp.) en ambientes del Páramo Yungueño, la huaycha (Weinmannia boliviensis y W. crassifolia), el nogal (Juglans boliviana), yuraj (Miconia theaezans), los pinos de monte (Podocarpus oleifolius, P. rusbyi y P. ingensis), la coca silvestre (Eugenia sp.), el cedro (Cedrela lilloi), el aliso (Alnus acuminata), el limachu (Myrsine coriacea), varias Lauraceae de los géneros Ocotea, Aniba y Nectandra, el coloradillo del monte (Byrsonima indorum), la quina (Cinchona officinalis), el cebillo (Myrica pubescens), el isigo (Protium bangii), el isigo colorado (Tetragastris altissima), el cebil o bilka (Anadenanthera colubrina), el bibosi (Ficus spp.), el guitarrero (Didymopanax morototoni), el canelón (Aniba coto), el cedro (Cedrela odorata), la mara (Swietenia macrophylla) y el palo maría (Calophyllum brasiliense). Además existen más de 300 especies de orquídeas, de las cuales 50 son endémicas.
