El paisatge actual del Desert de les Palmes és el d'una comunitat vegetal en estat de regeneració a causa de la deforestació per incendis a determinades zones.
La vegetació potencial del paratge van ser els boscos de carrasques i d'alzines sureres (a zones silícies i humides del paratge), amb arbres caducifolis a les millors zones d'ombria. A causa de la transformació agrícola del sòl, el carboneig, el pasturatge i els incendis, sols resten xicotets bosquets o peus aïllats de carrasques i alzines sureres, com ocorre al vessant nord-oest de les Agulles de Santa Àgueda, a l'ombria de la Pobla Tornesa i a les Santes.
Tanmateix, sí que podem trobar un gran nombre d'arbustos típics d'aquests boscos primitius, com l'arboç, el marfull, el freixe de riu, el matapoll , l'aladern, el galzeran, el càdec, el llentiscle i el margalló, o enfiladisses com la rogeta, l'heura o l'arítjol.
Amb l'actual repoblació forestal que es duu a terme al parc serà possible tornar a recuperar el bosc primitiu.
Actualment, la major part del territori l'ocupen diversos tipus de matollar, i en menor superfície, formacions de pinars amb espècies com el pi roig, que solament creix als terrenys silicis de gres roig, i el pi blanc, que gràcies a la facilitat que té per a disseminar les llavors, ha anat envaint zones agrícoles abandonades i substituint els antics boscos de carrasques i alzines sureres.
Els matollars més significatius dels que poblen el parc són el romer, el timó, l'argelaga, el bruc, l'albada, les estepes blanca i negra, i algunes espècies de plantes endèmiques rares o amenaçades la conservació de les quals és de gran importància. Algunes es troben a la microreserva de flora de les Agulles de Santa Àgueda.
Disposem de dades actualitzades d'espècies catalogades del 2018.
Més info.