Na wyspie Wolin stwierdzono występowanie ponad 1300 gatunków roślin naczyniowych, w tym wielu gatunków chronionych i rzadkich, z tej liczby około 600 żyje na terenie Parku. Zbocza stromych klifów porastają gęste zarośla rokitnika zwyczajnego. Płytkie piaszczyste dno Morza Bałtyckiego zajmują makroglony: zielenice, brunatnice i krasnorosty, wśród których najliczniejszymi są morszczyn i zielenica Entetromoprpha intestinalis. Tereny lądowe pokryte są dominującymi tutaj lasami bukowymi, bukowo-dębowymi i sosnowymi.
Głównym gatunkiem w lasach jest jednak sosna, która zajmuje 68% lądowej powierzchni parku. Buk zajmuje 23%, dąb 7% a inne gatunki (świerk, modrzew, daglezja, brzoza) pozostałą część. Średni wiek lasów parku wynosi aż 130 lat. Wśród zespołów leśnych szczególnie dobrze zachowały się lasy bukowe, których struktura zbliżona jest do lasów naturalnych. Najlepiej zachowane zespoły buczyn są chronione w obszarach ochrony ścisłej w części południowej (żyzne buczyny) oraz w części północnej (kwaśne buczyny), gdzie występuje szczególnie cenna – wolińska buczyna storczykowa. Wykształciła się ona na szczególnym typie gleby – naspie przyklifowej, powstającej przez nawiewanie drobnych cząstek minerałów z klifu do wnętrza lasu.
W tym szczególnym zespole roślinnym rośnie m.in. 9 gatunków storczyków. Spośród innych leśnych zespołów roślinnych na uwagę zasługują występujące w okolicach Wisełki na glebach bielicowych wytworzonych z piasków luźnych nadmorskie bory bażynowe, oraz wielopostaciowy las dębowo-brzozowy. Bardzo cennym gatunkiem rosnącym w lasach na północy Drożkowych Łąk jest okazała paproć – długosz królewski.
Specyficzne zbiorowiska roślinności nieleśnej spotykamy na obszarze wstecznej delty Świny – rośnie tu wiele gatunków roślin rzadkich tj. woskownica europejska, kłoć wiechowata, turówka wonna oraz szczególnie rzadkie rośliny solnisk-hallofity: świbka nadmorska, sit Gerarda, mlecznik nadmorski, czosnek kątowaty, muchotrzew solniskowy. Rośliny plaży nadmorskiej reprezentują: honkenia piaskowa, wydmuchrzyca piaskowa, rukwiel nadmorska i solanka kolczysta. Bardzo rzadkim w Polsce gatunkiem jest występująca w ciepłolubnych murawach w południowej części parku pajęcznica liliowata.
