Thảm thực vật trong KBT L&SC Mù Cang Chải bao gồm chủ yếu là các loài cây lá rộng thường xanh. Một vài nơi còn sót lại rải rác cây lá kim như: Pơmu (Fokienia hodginsii), Thông tre (Podocarpus neriifolius)... Đặc biệt trên phần đỉnh của hệ thống núi phía Đông có thung lũng nhỏ khoảng >1 km2, rất bằng phẳng có xuất hiện kiểu rừng hỗn giao lá rộng, lá kinh á nhiệt đới với một số loài cây ưu thế như: Thiết sam (Tsuga dumosa), Bông sứ (Michelia hypolamra), Re hương (Cinnamomum iners), Sồi lào (Lithocapus laoticus) và một số loài khác.
Diện tích rừng tự nhiên nguyên sinh ít bị tác động chiếm 44%. Loại rừng này chủ yếu phân bố ở nơi cao, dốc, xa khu dân cư, khó có thể tiếp cận, do đó chỉ có một số hoạt động khai thác gỗ lẻ loi hoặc thu hái những sản phẩm lâm sản phụ khác như mật ông, cây thuốc... Chính vì vậy cấu trúc rừng còn tương đối ổn định, tầng tán chính thường liên tục. Tuy nhiên, gần 33% diện tích thảm thực vật trong KBT đã bị tàn phá bởi nhiều hoạt động của con người, tán rừng bị phá vỡ, chất lượng rừng đã bị suy giảm nghiêm trọng.
KBT L&SC Mù Cang Chải có tính đa dạng cao về thực vật, qua kết quả 3 đợt điều tra của tổ chức Bảo tồn Động thực vật Quốc tế (FFI) năm 2000, 2002 và Trung tâm Tài nguyên và Môi trường Lâm nghiệp năm 2002 bước đầu đã thống kê
được 788 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 480 chi, 147 họ và 5 ngành. Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta), 3 ngành còn lại mỗi ngành chỉ có 1 đến 7 loài. Trong số 788 loài ghi nhận được có 33 loài thuộc diện quí hiếm được ghi vào sách đỏ Việt nam và thế giới. Trong đó có 2 loài thuộc cấp nguy cấp, 4 loài thuộc cấp bị đe doạ nguy cấp; 7 loài thuộc cấp hiếm, có 190 loài cho Gỗ thuộc 54 họ, chủ yếu là nhóm gỗ hồng sắc và tạp mộc.
Trong số 788 loài đã ghi nhận có 77 loài làm cây cảnh. Hai họ có nhiều loài cây làm cảnh là Đỗ quyên (Ericaccac) và Lan (Orchidaccac). Thực ra, số lượng này còn ít so với thực tế, bởi lẽ còn rất nhiều loài cây có thể dùng vào việc trồng cây bóng mát và Bon sai chưa được ghi nhận.