Le site contient une végétation originale et une flore endémique :

- forêt dense sèche caducifoliée essentiellement tropophile - typique de l'écorégion de l'ouest - formant un massif continu dans la partie occidentale du Parc et entrecoupée de savanes sur sa partie orientale
- plusieurs types de formations végétales, allant de très sèche sur les dalles calcaires, à humide dans les canyons et en bordure de cours d'eau.86% des espèces végétales du site sont endémiques sur les 650 inventoriées.

Face aux conditions écologiques particulières du milieu, on trouve dans le Parc différentes formes d'adaptation :

- Spinescence (les feuilles deviennent des épines pour limiter la perte d'eau)
- Pachycaulie (les troncs se grossissent pour emmagasiner l'eau)
- Reviviscence (les appareils végétatifs s'assèchent et mènent une vie ralentie avant l'arrivée de pluie)
- Nanisme (se présente à l'état de nain)