Theo kết quả điều tra năm 2005, tỉnh Thái Nguyên có 151,3 nghìn ha đất lâm nghiệp có rừng, chiếm 42,7% diện tích đất tự nhiên; trong đó diện tích rừng tự nhiên là 105,6 nghìn ha, còn lại là diện tích rừng trồng. Rừng được chia thành một kiểu rừng chính và các kiểu rừng phụ dưới đây :
thấp dưới 800 m, phân bố ở nơi xa xôi hiểm trở, độ tán che còn khoảng 0,6 - 0,7. Tầng cây cao thường có hai tầng phiến, tầng vượt tán không còn nhiều, tầng dưới nhiều loại cây tán của chúng tạo thành tán chính của rừng. Tầng cây nhỏ và cây bụi có chiều cao dưới 6 -7 m và tầng dưới cùng là cây cỏ, cây bụi mọc xen kẽ với lớp đất tái sinh ở sát mặt đất dưới tán rừng.
- Nếu dựa vào loài cây ưu thế và các họ chính thì có thể phân chia thành các kiểu rừng phụ sau :
+ Kiểu rừng kín thường xanh trên các đỉnh núi đá vôi.
+ Kiểu rừng kín thường xanh với các ưu hợp nghiến, trai lý, lòng mang, chò chỉ chiếm ưu thế ở tầng trên. Tầng dưới gồm các loại mạy tèo, ô rô, nhãn rừng chiếm ưu thế.
+ Kiểu rừng thưa thường xanh trên núi đá vôi.
+ Kiểu rừng phụ lành ngạnh, hooc quang, giẻ, bạch tán chiếm ưu thế (đây là kiểu rừng phục hồi lại trên đất nương rẫy đã bị thoái hoá, tái sinh ở đây chủ yếu là những loài ưa sáng, cây bụi, dây leo).
+ Kiểu rừng phụ trồng bạch đàn, mỡ thuần loài. + Kiểu rừng kín nửa rụng lá núi thấp.
+ Tráng cỏ cây bụi, cây bụi và cỏ mọc xen lẫn nhau với cỏ lào nhiệt đới chiếm ưu thế.
+ Tráng cây bụi xen cây gỗ ở trên núi đá vôi.
Hiện nay, trong những khu rừng tự nhiên còn có một số loại gỗ quý hiếm như kim giao, nghiến, lai lý, sen mật, táu mật. Nhiều loại cây thuốc nhiệt đới như ngũ gia bì, tuy trắng, đẹn 3 lá, đại phong tử, trầm, móc điều, sau sau... Các loại thú quý như : khỉ mặt đỏ, khỉ đuôi lợn, gấu, hoẵng, báo lửa, báo hoa mai, hươu xạ, tê tê...
Rừng tự nhiên của tỉnh Thái Nguyên khá phong phú về các loài động vật và thực vật, đặt biệt là ở hai khu bảo tồn thiên nhiên Phượng Hoàng và Thần Sa. Có nhiều loại quý hiếm trên thị trường quốc tế và có giá trị bảo tồn nguồn gen.
Tại hai khu bảo tồn Phượng Hoàng và Thần Sa, dựa trên những căn cứ vào các nhóm loài cây ưu thế hoặc nhóm ưu thế, rừng đã được phân chia thành : Kiểu rừng chính và các kiểu rừng phụ. Kiểu rừng chính với hệ thực vật rừng trên núi đá vôi và hệ
thực vật rừng núi đất.
Trong đó hệ thực vật rừng trên núi đá vôi phân ra các kiểu rừng phụ :
- Kiểu phụ rừng kín thường xanh trên núi đá vôi được chia thành 2 đai theo độ cao : trên 400 mét và dưới 400 mét so với mặt biển. Ở đai rừng dưới 400 mét đất thường dày, sâu hoặc nằm ở chân các thung lũng khe núi, tổ thành rừng thường gặp là : Ưu hợp nghiến, sến, mạy tèo, ô rô; Ưu hợp nghiến, nhội, mạy tèo; Ưu hợp nghiến, sến, vải rừng, ô rô. Ở đai độ cao trên 400 mét thường gặp các ưu hợp chính sau : Ưu hợp nghiến, mang cụt, ô rô; Ưu hợp nghiến, mang cụt, trai lý; Ưu hợp nghiến, vài rừng, ô rô.
- Hệ thực vật rừng núi đất : kiểu phụ rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới mà tổ thành gồm các loài cây ưa sáng, sinh trưởng nhanh, giá trị kinh tế thấp. Những loại cây chính trong rừng này là; ba soi, trám trắng,bồ đề, các loại cây họ dâu tằm, họ xoan, họ vang.
Thái Nguyên có tiềm năng khá lớn trong việc phát triển nghề rừng, một thế mạnh tiềm ẩn trong vòng 20 - 40 năm nữa. Vì vậy trong những năm tới, tỉnh Thái Nguyên cần đẩy mạnh công tác quản lý bảo vệ rừng, đồng thời khôi phục lại vốn rừng bằng khoanh nuôi tái sinh, trồng rừng mới khoảng 34.000 ha trên diện tích đất có khả năng lâm nghiệp.