Tài nguyên thực vật rừng của Khu Bảo tồn rất đa dạng và phong phú, thể hiện qua số lượng thành phần loài, chi, họ, bộ, ngành thực vật; loài quý hiếm, loài thuộc nhóm đặc hữu, dạng sống và công dụng, trong đó: nhiều loài thực vật quý hiếm theo các tiêu chí Nghị định 32/2006/NĐ-CP ngày 30/3/2006 của Chính phủ; Sách Đỏ Việt Nam - Phần Thực vật năm 2007 và Sách Đỏ IUCN năm 2009. Trong đó có nhiều loài có giá trị kinh tế cao như: Gõ đỏ (Afzelia xylocarpa), Gõ mật (Sindora siamensis Teysm. ex Miq. var. siamensis.), Cẩm lai bông (Dalbergia bariaensis), Cẩm lai vú (Dalbergia mammosa), Dáng hương trái to (Pterocarpus macrocarpus), Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri), Vên vên (Anisoptera costata), Chò chai (Hopea recopei)…Có nhiều nhóm đặc hữu Việt Nam (loài được phát hiện đầu tiên ở Việt Nam, có tên Việt Nam hay tên khoa học mang các địa danh của Việt Nam) như: Lăng yên Nam bộ (Callerya cochinchinensis), Cẩm lai Bà Rịa (Dalbergia bariensis), Xú hương núi Dinh (Lasianthus dinhensis)…nhóm đặc hữu của địa phương (loài được phát hiện đầu tiên ở Đồng Nai, có tên Việt Nam hay tên khoa học mang các địa danh của tỉnh Đồng Nai) như: Giác đế Đồng Nai (Goniothalamus dongnaiensis), Diệp hạ châu Biên Hòa (Phyllanthus collinsae), Cù đèn Đồng Nai (Croton dongnaiensis), Mót Đồng Nai (Cynometra dongnaiensis), Ngâu Biên Hòa (Aglaia hoaensis), Xú hương Biên Hòa (Lasianthus hoaensis)… nhiều loài thực vật được sử dụng làm thuốc phòng và chữa bệnh.
Bên cạnh tính đa dạng về thành phần loài, loài quý hiếm, đặc hữu, tài nguyên thực vật rừng còn rất đa dạng thể hiện qua sự phân bố theo các xã hợp thực vật và các kiểu rừng. Tại Khu Bảo tồn hiện có 15 xã hợp thực vật thuộc 3 kiểu rừng chính.
- Kiểu rừng kín thường xanh mưa nhiệt đới (Rkx)
+ Ưu hợp họ Dầu (Dipterocarpaceae) + họ Nhãn (Sapindaceae) + họ sim (Myrtaceae).
+ Ưu hợp họ Dầu (Dipterocarpaceae) + họ Nhãn (Sapindaceae) + họ Hồng (Ebenaceae).
+ Ưu hợp chi Trường (Xerospermum) + chi Thị (Diospyros) + chi Trâm (Syzygium).
+ Ưu hợp Xuân thôn (Swintonia floribunda) + chi Chai (Shorea) + chi Trường (Xerospermum).
+ Ưu hợp chi Trường (Xerospermum) + chi Trâm (Syzygium) + Lồ ô (Bambusa procera).
+ Quần hợp Tràm (Melaleuca cajuputi Powel.). + Quần hợp Lồ ô (Bambusa procera Chev.& Camus).
+ Ưu hợp cỏ tranh (Imperata cylindrica) + chi Sầm (Memecylon) + chi Mua (Melastoma).
+ Quần hợp Keo lá tràm (Acacia auriculaeformis A. Cunn. ex Benth.)
+ Ưu hợp Keo (Acacia) + cây họ Dầu (Dipterocarpaceae) + cây họ Đậu (Fabaceae).
+ Quần hợp Bạch đàn (Eucalyptus).
- Kiểu rừng kín nửa rụng lá ẩm nhiệt đới (Rkn)
+ Ưu hợp chi Bằng lăng (Lagerstroemia) + chi Trường (Xerospermum) + chi Trâm (Syzygium).
+ Ưu hợp Lười Ươi (Scaphium macropodium) + Xuân thôn (Swintonia floribunda) + Lồ ô (Bambusa procera).
- Kiểu rừng kín rụng lá hơi ẩm nhiệt đới (Rkr)
+ Quần hợp Dầu lông (Dipterocarpus intricatus Dyer.). + Quần hợp Giá tị (Tectona grandis L.f.).