Різноманітність екологічних умов спричинила формування в межах Дністровського каньйону багатої флори вищих судинних рослин, яких налічується тут понад 1100 видів з яких більше 100 представлено ендемічними і реліктовими видами, 21 – внесених до Червоної книги України, 2 – до Європейського Червоного списку, 43 – Переліку рідкісних і таких, що перебувають під загрозою зникнення.
В скарбниці каньйону збереглися чимало рідкісних рослин, реліктів та ендеміків. Серед них: зіновать Блоцького, зіновать подільська – види, внесенні до Європейського Червоного списку та Червоної книги України, астранція велика, зозулині черевички справжні, зіновать біла, рокитничок білий, вовчі ягоди пахучі, клокичка периста, ковила волосиста, ковила пірчаста, підсніжник білосніжний, лілія лісова, сон чорніючий, сон великий, тонконіг різнобарвний, скополія карніолійська, таволга польська, шоломниця весняна, ясенець білий – види рослин, внесені до Червоної книги України.
У межах регіонального ландшафтного парку зустрічаються рослинні угрупування, внесені до Зеленої книги України, зокрема формації ковили волосистої, осоки низької, мигдалю низького, скельнодубових лісів, чагарничкових.
У рослинному покриві парку переважають дубові ліси з домішками граба, клена, липи, ясена, береста, а окремих місцях – бука, які чергуються із відкритими степовими ділянками на схилах річок та балок із наскальною та лучно-степовою рослинністю.
Особливий науковий і пізнавальний інтерес становлять реліктові, лучно-степові, наскельно-петрофільні та термофільно-чагарникові угруповання‚ що займають схили річкових долин, відслонення вапняків, каньйоноподібну долину Дністра. До складу цих формацій входить значна кількість реліктових, ендемічних, червонокнижних видів. Особливо цінними є природні місця зростання раритетних лучно-степових та скельно-осипних фітоценозів.