В заповеднике можно встретить виды растений, относящиеся к различным климатическим зонам (от южной тайги до степей). С ранней весны и до поздней осени цветущие травы и кустарники сменяют друг друга. Весной лужайки сплошь покрыты голубыми незабудками, в борах раскрывается сонтрава, зацветают хохлатки и медуницы. В долах полянки цветущей клубники сменяются пышным пестрым ковром трав, на песчаных холмах розовеют гвоздики, в лесу белеют целые поля ландышей. В разгар лета воздух полон ароматом цветущих лип. В августе раскрываются сиреневые цветки вереска. Приближается осень краснеют гроздья калины, становятся заметными необычные разноцветные плодики бересклета. Особенно красиво в солнечные дни золотой осени. В заповеднике охраняется много редких растений. Причины их редкости различны: одни удалены от своего основного ареала или находятся на его границе, других осталось просто мало из-за сбора как лекарственного сырья, многие стали малочисленными из-за распашки лугов, вырубки леса, загрязнения окружающей среды, сбора на букеты.
В заповеднике встречается 8 видов растений, занесенных в Красную Книгу России:
рябчик русский (Fritillaria ruthenica
рябчик шахматный (Fritillaria meleagris
ковыль перистый (Stipa pennata
и 5 видов орхидей: венерин башмачок желтый (Cypripedium calceolus), неоттианта клобучковая (Neottianthe cucullata (L.) Schlechter), пальчатокоренник Траутенштейнера (Dactylorhizatraunsteineri (Saut.) Soo), ятрышники обожженый (Orchis ustulata L.) и шлемоносный (Orchis militaris L.)
В заповеднике произрастает 84 вида сосудистых растений включенных в Красную книгу Московской области. Из представителей степной «окской флоры» в нее включены 30 видов, в том числе:
тюльпан Биберштейна (Tulipa biebersteiniana
чемерица черная (Veratrum nigrumвероника
седая (Veronica incanaломонос прямой Clematis recta
змееголовник Руйша (Dracocephalum ruyschiana