Se tienen 820 especies registradas de flora y se estima la existencia de 1.800 especies de plantas superiores. El área incluye altas cordilleras y campos de nieve, ambientes periglaciares, pradera Altoandina, bofedales y turberas, Páramo Yungueño, Bosque Nublado Pluvial de Ceja de Monte y Bosque Húmedo Bajomontano de Yungas.
En la Pradera Altoandina predominan gramíneas duras y silificadas como Festuca dolychophylla, Stipa ichu y Calamagrostis spp., y plantas arrosetadas, rastreras y en cojín como Hypochoeris spp., Lachemilla spp., Pycnophyllum spp. y Azorella sp. En los bofedales de los amplios valles glaciares existen densos pulvínulos de Distichia muscoides, Plantago tubulosa y Oxychloe andina. En cuanto a la flora y vegetación de los bosques húmedos destacan los bosquecillos relictuales de Polylepis pepei en el Páramo y los manchones de Podocarpus spp., en el Bosque Nublado de Ceja.
Entre la flora se destacan el iotavio (Weinmannia boliviensis), la huaycha (Weinmannia crassifolia), el nogal (Juglans boliviana), el yuraj huaycha (Miconia theaezans), los pinos (Podocarpus oleifolius, P. rusbyi y P. ingensis), la coca silvestre (Eugenia sp.), el cedro (Cedrela lilloi), el aliso (Alnus acuminata), la chachacoma (Escallonia myrtilloides), las yarumas (Hesperomeles ferruginea y H. lanuginosa), el aliso colorado (Myrica pubescens), el arrayán (Randia boliviana), el limachu (Myrsine coriacea), la chilca (Baccharis conwagi), los laureles (Ocotea spp., Nectandra sp.), el coloradillo de monte (Byrsonima indorum), la quina (Cinchona officinalis), el isigo (Tetragastris altissima), la bilka (Anadenanthera colubrina) y el bibosi (Ficus spp.). Entre las palmas se encuentran: Ceroxylon pityrophyllum, Prestoea sp., Dictyocaryum lamarckianum, las jatatas (Geonoma megalospatha y G. lindeniana) y la copa (Iriartea deltoidea). Además, el Área alberga muchas especies de orquídeas incluyendo algunas endémicas.
