As condições do relevo e o clima predominante nas Montanhas Mágicas proporcionam as condições ideais para a existência de uma flora exuberante e diversificada, com extensas áreas de flora nativa e diversas espécies raras

A flora tem nas Montanhas Mágicas® grande importância, e espécies como o feto-vaqueiro, o narciso-das-turfeiras, o mirtilo, o lódão-bastardo, o azevinho ou a fritilária estão presentes em alguns rios como o Paiva, Douro, Vouga, Teixeira ou Caima. Alguns dos ecossistemas mais interessantes, aqui presentes, são as turfeiras no alto das serras, o adernal dos vales do Teixeira e do Paiva, os carvalhais verdejantes e os bosques ribeirinhos muito abundantes, as fragas e afloramentos rochosos serranos e as formações de bosques subtropicais que se refugiam nos vales mais termófilos. No Caima desenvolve-se uma das melhores populações de azevinho de Portugal, contando-se alguns milhares de indivíduos. Algumas endémicas (espécies restritas a Portugal ou à Península Ibérica) das rochas estão também presentes nas fragas e escarpas que marcam todo o território, como é o caso do saramago-das rochas, pólio-das-rochas, margarida-das-rochas, cravina-de-plumas, narciso-das-asturias, maceróvia-pedunculada, alho-amarelo ou caldoneira. As turfeiras da Freita e do Montemuro têm um cortejo florístico de grande valor, no qual se destacam o esfagno, o cervum, a margariça, o narciso-das-turfeiras e a lameirinha. Os bosques ribeirinhos são uma das formações florestais mais diversas de Portugal, com amieiros, salgueiros, freixos, sanguinhos, pilriteiros, aveleiras, ulmeiros, choupos, cerejeiras, pereiras, castanheiros, azereiros e loureiros a constituírem galerias ripícolas de grande beleza.