Своеобразие растительного покрова территории заповедника определяется особенностями её ботанико-географического положения. Эта территория непосредственно примыкает к той части Русской равнины, природа которой издавна привлекала внимание учёных как форпост сибирской тайги в пределах Восточной Европы. Здесь смыкаются восточные границы ареалов многих европейских видов растений (дуб черешчатый и его неморальная свита) и западные границы ареалов некоторых представителей сибирской флоры (пихта сибирская, лиственница сибирская, княжик сибирский).

Территория заповедника представляет собой сочетание как коренных первозданных лесов, так и производных от них древостоев, формирующихся на месте естественных вывалов, вырубках различной давности и пожарищах прошлых лет.

В настоящее время на территории Кологривского участка сохранились отдельные массивы коренных темнохвойных лесов, уцелевших от рубок и пожаров. Самый большой по площади участок – бывший памятник природы «Кологривский лес» (918 га), расположенный в бассейне р.Вонюх и составляющий ядро заповедника.

Для территории Кологривского участка характерны следующие типы лесов:
1) субнеморальные еловые леса с участием пихты и липой во втором ярусе;
2) субнеморальные елово-сосновые леса (практически не сохранились);
3) бореальные еловые леса;
4) бореальные елово-сосновые леса;
5) бореальные сосновые леса.

Также в Кологривском кластере присутствуют участки бывших гарей, площади, на которых производились посадки лесных культур, и небольшие по размеру болота, пойменные и материковые луга.
Леса, включённые в Мантуровский участок заповедника, по большей части вторичные: восстанавливающиеся на месте гари 1972 года древостои и зарастающие вырубки, также присутствуют площади, где в 1973-76гг. производились посадки сосны.