Господствующим типом растительности заповедника являются леса, занимающие 87% его территории, на долю болот приходится немногим более 10%, незначительные площади покрыты лугами, кустарниками и тундроподобными сообществами.

Лесная растительность представлена еловыми, лиственничными, сосновыми и березовыми насаждениями.

Еловые леса являются наиболее распространенной формацией, занимая 73% лесопокрытой площади. Они представлены различными группами ассоциаций и ассоциациями в зависимости от приуроченности к районам с различной интенсивностью карстопроявлений, а также от характера почв и гидрологических режимов. Основной породой является Picea obovata, в долине Сотки исключительно редко встречаются отдельные деревья P. abies и гибридогенные формы этого вида с P. obovata. Коренные ельники занимают около 25% лесопокрытой площади (Мерзлый, 1996), остальные леса подвергались в различной степени антропогенным и пирогенным воздействиям.

На территории заповедника еловые леса представлены следующими группами ассоциаций: ельники кустарничково-зеленомошные, е. травяно-кустарничковые, е. травяные, е. травяно-болотные, е. кустарничково-долгомошные, е. сфагновые.

Характерной особенностью структуры коренных ельников  заповедника, также как и коренных ельников европейского Севера (Дыренков, 1968, 1984) является их разновозрастность и простой состав древостоя, содержащий небольшую примесь березы и сосны. Представлены коренные ельники кустарничково-долгомошными, кустарничково-зеленомошными, травяно-болотными и сфагновыми группами ассоциаций. Распространены коренные насаждения, главным образом, в ледниковом ландшафте с элементами карста и слаборасчленненом подтипе  пластово-денудационного ландшафта с элементами карста. Во многом сохранению коренных лесов заповедника способствовала повышенная заболоченность территорий их произрастания, уменьшающая вероятность возникновения пожаров. Произрастая в условиях сильной заболоченности коренные насаждения  характеризуются  низким классом бонитета и бедным  видовым составом.

Сосновые леса занимают 16% лесопокрытой площади. Чистые коренные сосняки на территории заповедника встречаются довольно редко и представлены группой сфагновых сосняков. Формация сосновых лесов из сосны обыкновенной более бедна в типологическом отношении по сравнению с ельниками и представлена: сосняками кустарничково-зеленомошными, c. травяно-кустарничковыми, c. сфагновыми.

Лиственничники на территории заповедника встречаются небольшими по площади островками в пределах карстогенного ландшафта: в прибортовой зоне реки Сотки, крупных карстовых логов и в окрестностях озера Ераськино. Часто для лиственничных насаждений характерна значительная примесь сосны. Как примесь в еловых и сосновых лесах лиственница встречается значительно шире, произрастая как в закарстованном ландшафте, так и на дренированных участках ландшафтов с элементами карста.

Лиственничные леса на территории заповедника представлены следующими группами ассоциаций: лиственничники кустарничково-зеленомошные и травяно-кустарничковые.

Березовые леса играют заметную роль лишь на послепожарных участках и на месте рубок леса. В обоих случаях формируются короткопроизводные березняки. Гари и вырубки отличаются значительной пестротностью травяно-кустарничкового яруса, а в ряде случаев и богатым флористическим составом, однако по мере поселения под мелколиственными породами темнохвойных  характер нижних ярусов восстанавливается (Сабуров, 1972).

Березняки на территории заповедника образованы следующими группами ассоциаций: березняки кустарничково-зеленомошные, б. кустарничково-долгомошные, б. травяные, б. травяно-болотные, б. травяно-кустарничковые.

Наряду с лесным типом растительности на территории заповедника распространен тип лесных редколесий. В их составе чаще присутствуют две-три древесные породы. Редколесья приурочены к скальным обнажениям и осыпям в долинах рек и ручьев, а также полузадерненным склонам карстовых логов и представляют собой естественно разреженные насаждения с сомкнутостью 0,1-0,2. Различные ассоциации редколесий являются последовательными долговременными стадиями зарастания каменистых осыпей и характеризуются разновозрастностью насаждений.

Выделяются следующие формации и ассоциации лесных редколесий:

лиственничные редколесья - л. р. разнотравно-брусничное, л. р. чабрецово-дриадовое,  л. р. осочково-дриадовое; сосново-лиственничные редколесья - с-л. р. арктоусово-брусничное, с-л р. дриадово-брусничное; березово-лиственничные редколесья  - б-л. р. бруснично-зеленомошное; сосновые редколесья - с. р. разнотравно-вейниковое, с. р. разнотравно-овсяницевое; еловые редколесья - е. р. бруснично-дриадовое, е. р. осочково-дриадовое, е. р. кустарничково-зеленомошное, е. р. грушанково-зеленомошное, е. р. ивняково-разнотравное.

Болота являются одним из широко распространенных типов растительности Пинежского заповедника, однако, заболоченность  территории заповедника значительно меньше, чем в прилегающих районах, в силу значительной ее закарстованности. В пределах заповедника распространены два класса типов болот: сфагновые и травяно-гипсовые. Сфагновые болота занимают господствующее положение в болотной растительности, они представлены олиготрофными верховыми и олиго-мезотрофными и мезотрофными переходными болотами. Эти болота распространены, в основном, в центральной и юго-западной частях заповедника, в пределах ледникового ландшафта с элементами карста. Закарстованный и, отчасти, карстогенный ландшафт характеризуются развитием болот карстового типа. Их происхождение связано с заторфовыванием небольших озер в карстовых воронках. Эти болота невелики по площади и представлены осоково-сфагновыми ассоциациями. Специфичными для территории заповедника являются ключевые, или гипсовые (Игнатов, 1993) болота, характеризующиеся значительной минеральной подпиткой и развивающиеся в большинстве случаев по берегам или вблизи карстовых озер.

Луга на территории заповедника занимают незначительную площадь. Луговые сообщества приурочены к пойменным террасам в долинах рек, ручьев, а также днищу и пологим склонам карстовых логов и крупных воронок. Долинные луга развиты на пойменных террасах высокого уровня, подвергающихся кратковременному паводковому затоплению. Аллювий пойменных террас насыщен карбонатами, щебнем и обломками гипса, что определяет повышенное видовое богатство и мощность травостоя. Пойменные луга представлены злаково-разнотравными сообществами. Они развиваются на месте старых вырубок и вывала леса и являются вторичными по происхождению. Участие видов разнотравья в таких луговых сообществах зависит от положения участка в рельефе:  в понижениях преобладают аконит северный, таволга вязолистная, на повышениях лисохвост луговой, овсяница луговая, пион Марьин корень, в разнотравье так же массово представлены вероника длиннолистная, какалия копьевидная, скерда сибирская и другие виды. Пойменные луга - временные  производные сообщества на месте ельников травяных, о чем свидетельствует современное зарастание их березой, серой ольхой, елью и ивами.

Луга некоторых логов подвергались прежде сенокошению, но они являются первичными и в зависимости от положения в рельефе, экспозиции склонов, почв представлены разными сообществами. Днища логов заняты полидоминантными крупноразнотравными и злаково-разнотравными лугами и лугово-болотными сообществами. Склоны западных и юго-западных экспозиций заняты преимущественно сообществами с доминированием в покрове вейника наземного, овсяницы овечьей, герани лесной. Травостой этих сообществ характеризуется невысокой сомкнутостью и относительной низкорослостью. Луговые сообщества склонов восточных экспозиций отличаются высокой сомкнутостью травостоя, высота его достигает 2 м и более. Здесь доминируют аконит северный, таволга вязолистная, скерда сибирская, иногда пышные заросли образует пион Марьин корень.

На настоящий момент флора сосудистых растений Пинежского заповедника насчитывает 505 видов, бриофлора, включая печеночники – 265,  лихенофлора – 143, альгофлора – 37, грибы - 305 видов.

Флора сосудистых растений  заповедника включает 241 род и 79 семейств. Преобладающими по числу видов во флоре сосудистых заповедника являются следующие 10 семейств:  Asteracea - 54 вида, Cyperacea - 51 вид, Poacea - 46 видов, Ranunculacea - 25 видов, Salixaceae - 20 видов, Scrophulariaceae - 19 видов, Orchidaceae - 18 видов, Fabaceae - 16 видов,  на них приходится 59 %  состава всей флоры. Повышенная доля семейств осоковых и ивовых объясняется северным положением региона в Бореальной флористической области. Наличие в составе 10 крупнейших семейств семейства Orchidaceae, среди представителей которого значительна доля кальцефильных видов, объясняется широким развитием на территории заповедника карстовых процессов с выходом на поверхность гипса и других кальцийсодержащих пород. Соотношение жизненных форм растений флоры заповедника отражают ее зональное положение. Большая часть видов - травянистые многолетники (79,6%). По сравнению с южно-таежными флорами заметно снижена роль древесных (13%), одно- и двулетних травянистых растений (7,4 %) и эфемероидов (1 вид – Corydalis solida - хохлатка плотная). Значительная роль кустарничков (3,6%) и многолетних травянистых растений сближает флору заповедника с субарктическими флорами.

По эколого-фитоценотической приуроченности выделяются следующие группы видов: лесные (131 в.), опушечные (21 в.), луговые (146 в.), болотные (54 в.), прибрежные (53 в.), водные (29 в.), петрофиты (66 в.).

Основное ядро флоры заповедника составляют бореальные виды, широко представленные во всех встречающихся здесь фитоценозах. Среди них большое число видов имеют  широкое циркумполярное или евроазиатское распространение.

Циркумполярный бореальный элемент включает в себя наибольшее число обычных, часто массовых видов, распространенных по всей территории заповедника. К таким относятся Gymnocarpium dryopteris -  голокучник трехраздельный, Poa pratensis -  мятлик луговой, Carex canescens - осока пепельно-серая, C. rostrata - о. бутыльчатая, Drosera rotundifolia - росянка круглолистная, Chamaenerion angustifolium – иван - чай узколистный, Pyrola minor - грушанка малая, Arctostaphylos uva-ursi - толокнянка обыкновенная, Vaccinium myrtillus -  черника,  Linnaea borealis - линнея северная и др.

Бореальный евразиатский элемент представлен такими широко распространенными видами как  Festuca ovina - овсяница овечья, Populus tremula - осина, Salix myrtiloides - ива черничная, Rubus saxatilis - костяника, Geum rivale - гравилат речной и др.

Одной из важных особенностей флоры заповедника является то, что среди бореальных видов, как в количественном, так и фитоценозообразующем значении, большая роль принадлежит видам, имеющим восточные урало-сибирские связи (Симачева, 1986). К ним относятся основные лесообразующие породы Picea obovata – ель сибирская и Larix sibirica – лиственница сибирская. Их спутниками являются Salix pyrolifolia - ива грушанколистная, северная древесная лиана Atragene sibirica - княжик сибирский,  Rosa acicularis - шиповник иглистый, Sorbus sibirica - рябина сибирская, Lonicera pallasii - жимолость Палласа. В кустарничковом ярусе им сопутствуют Rubus arcticus - княженика и Rubus humulifolium - костяника хмелелистная, а в травяном покрове и на лугах - Carex juncella - осока Фриса, Polygonum bistorta - горец змеиный, Paeonia anomala - пион Марьин корень, Aconitum  septentrionale - аконит северный, Delphinium elatum - живокость высокая, Cacalia hastata - какалия копьевидная, Crepis sibirica - скерда сибирская.

Наряду с сибирскими бореальными видами в сложении флоры заповедника видное место занимают европейские бореальные виды Alnus incana - ольха серая, Sorbus aucuparia - рябина обыкновенная, Alchemilla subcrenata - манжетка городковатая, Anthriscus sylvestris - купырь лесной, в долине р. Сотки изредка встречается Picea abies - ель европейская.

Одна из основных особенностей флоры заповедника заключается в ее относительном богатстве гипоарктическими, арктическими, арктоальпийскими и гипоарктоальпийскими видами, общее количество которых составляет 13%. Абсолютное большинство арктоальпийских и значительная часть гипоарктических видов встречается  на обнажениях гипса и приурочена к  карстогенному ландшафту. Среди арктоальпийских и арктических видов наиболее распространенными Saxifraga aizoides - камнеломка жестколистная, Dryas punctata - дриада точечная, Pinguicula alpina - жирянка альпийская. Из гипоарктических видов к гипсовым осыпям и обнажениям приурочены Cystopteris dickieana - пузырник Дайка, Selaginella selaginoides - плаунок плаунковидный, Carex alba - осока белая.

Широкое распространение на территории заповедника среди гипоарктических видов имеют Calamagrostis lapponica - вейник лапландский, Eriophorum polystachyon - пушица многоколосковая, Salix lapponum - ива лопарская, Betula nana - карликовая березка,  Rubus chamaemorus - морошка и другие.

Во флоре заповедника отмечено 5 эндемичных для североевропейской флоры видов, входящих в уральский - Gypsophyla uralensis subsp.pinegensis - качим уральский подвид пинежский, Thymus talievii - тимьян Талиева, Taraxacum perfiljevii - одуванчик Перфильева и феноскандинавский - Cerastium scandicum - ясколка скандинавская, Eufrasia fennica - очанка финская,  подэлементы. 

Во флоре сосудистых растений  Пинежского заповедника представлено большое количество редких и реликтовых видов (27,4 %), являющихся ценной составной частью природного комплекса не только Беломорско-Кулойского плато, но и всего лесного Севера европейской части России. Реликтовые виды заповедника относятся к таким флористическим элементам, как арктический, включающий собственно арктический и арктоальпийский подэлементы, гипоарктический, широколиственно-лесной (неморальный), эндемичный и таежный (бореальный). Подавляющее число реликтов приурочено к карстогенному и в меньшей мере к закарстованному ландшафтам, в ландшафтах с элементами карста количество реликтовых видов незначительно. Сохранению реликтовых видов способствовало огромное разнообразие местообитаний, обусловленных карстовым рельефом. Причем, многие из этих местообитаний (гипсовые обрывы и осыпи, охлаждаемые воздушными потоками, вытекающими из многочисленных пещер, хорошо прогреваемые карстовые долины с богатыми гумусными почвами, дренированные участки карстовой равнины с неглубоким залеганием горных пород, богатые элементами минерального питания) по своему микроклимату и эдафическим условиям значительно отличаются от типичных местоположений северной тайги и приближаются по экологическим условиям к экологической обстановке, господствовавшей на территории европейского севера в прошедшие геологические периоды (Сабуров, 1972).

Наиболее древними по времени миграции на территории заповедника являются реликты арктического - Salix myrsinites – ива черничная, Poa alpina – мятлик альпийский, Thalictrum alpinum – василистник малый, дриады восьмилепестная и точечная, жирянка альпийская и гипоарктического - плаунок плаунковидный, осока белая, астрагал холодный и др. флористических элементов. Оптимальные условия для своего существования эта группа реликтов находит на гипсовых осыпях и обнажениях склонов долины р. Сотки и карстовых логов, где она часто входит в состав нижних ярусов своеобразных сосново-лиственничных редколесий, согосподствуя с широко распространенными гипоарктическими видами Ledum palustre – багульником болотным, водяникой черной, голубикой.

Количество неморальных видов во флоре заповедника невелико, за пределами заповедника к северу от Сотки их число еще более сокращается. Значительная часть реликтов широколиственно-лесного элемента (Stellaria nemorum – звездчатка лесная, Astea spicata – воронец колосистый, хохлатка плотная и др.)  и подтаежного сибирского подэлемента (пион Марьин корень, Spirea media – таволга средняя, Hedysarum alpinum – копеечник альпийский) приурочена к эвтрофным местообитаниям поймы р. Сотки и днищам карстовых логов.     

В Красную Книгу РФ занесены 6 видов сосудистых растений: Cypripedium calceolus – башмачок настоящий (венерин башмачок), Calypso bulbosa - калипсо луковичная, Dactylorhiza traunsteineri – пальчатокоренник Траунштейнера, Orchis militaris - ятрышник шлемоносный, Epipogium aphyllum – надбородник безлистный и качим уральский подвид пинежский;  2 вида лишайников: Lobaria pulmonaria - лобария легочная и Bryoria fremontii - бриория Фремонти; в Красную Книгу Архангельской области, кроме видов, занесенных в федеральную Красную книгу, – 22 вида флоры сосудистых растений заповедника, 3 вида грибов, 1 вид лишайников и 19 видов мхов.