Στο Εθνικό Πάρκο της Βόρειας Πίνδου απαντώνται 2.100 περίπου είδη φυτών, στα οποία περιλαμβάνονται εντυπωσιακά λουλούδια όπως τα πέντε είδη άγριου κρίνου: λείριο το πάλλευκο (Lillium candidum), λείριο το χαλκηδονικό (Lillium chalcedonicum), λείριο του Χελδράιχ (Lillium heldraichi), λείριο το αλβανικό (Lillium albanicum) και λείριο το μάρταγον (Lillium martagon). Κάποια είδη, όπως το Lillium martagon, εντοπίζεται μόνο στην Ελλάδα και πουθενά αλλού στον κόσμο. Στο Πάρκο εντοπίζεται, επίσης, το σπάνιο ασιατικό φυτικό είδος Veronica bornmuelleri.
Άλλα χαρακτηριστικά είδη λουλουδιών του Εθνικού Πάρκου που τραβούν την προσοχή του επισκέπτη είναι ο νάρκισσος ο ποιητικός (Narcisus poeticus), η τουλίπα η αυστραλιανή (Tulipa australis), η γεντιανή η εαρινή (Gentiana verna), ο αθάνατος (Semprevivum marmoreum), η σαξιφράγκα η σπρουνέρειος (Saxifraga spruneri) και πολλά άλλα.
Διάσημα επίσης είναι τα βότανα με φαρμακευτικές ιδιότητες του Εθνικού Πάρκου, τα οποία οι περίφημοι Βικογιατροί (περιπλανώμενοι πρακτικοί θεραπευτές), χρησιμοποιούσαν για να γιατρέψουν κάθε πόνο. Γνωστότερα από αυτά είναι: η μέντα (Mentha longifolia), το φασκόμηλο (Salvia officinalis), η σατουρέγια (Satureja montana), το θυμάρι (Thymus leucospermus), το τσάι του βουνού (Sideritis raeseri), ο ελλέβορος ο κυκλόφυλλος (Helleborus cyclophyllus), η δάφνη η ολεοειδής (Daphne oleoides), το επιλόβιο (Epilobium alsinifolium), το κώνειο (Conium maculatum), η γαλατσίδα (Euphorbia myrsinites), ο σαμπούκος ο έβουλος (Sambucus ebulus), το βεράτρο το λευκό (Veratrum album) και πολλά άλλα.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χλωρίδα των βουνών με οφιολιθικό γεωλογικό υπόστρωμα, δηλαδή του Σμόλικα, της Βασιλίτσας, του Λύγγου, του Φλάμπορου κ.ά. καθώς περιλαμβάνει αρκετά φυτά που έχουν προσαρμοστεί να ζουν σε εδάφη με υψηλές συγκεντρώσεις μετάλλων, όπως: το άλυσσο του Σμόλικα (Allysum smolicanum), το άλλιο το σφαιροκεφαλοειδές (Allium sphaerocephalon), η βιόλα η αλβανική (Viola albanica), το γκάλιο το οφιολιθικό (Gallium ophiolithicum), το κεράστριο του Σμόλικα (Cerastium smolicanum), το κενταύρειο το πταρμικόφυλλο (Centaurea ptarmicaefolia) κ.ά.
Τις κορυφές, πλαγιές και τα κοιλώματα του Εθνικού Πάρκου στολίζουν πανέμορφες ορχιδέες σε μεγάλους και μικρούς πληθυσμούς, οι σπουδαιότερες από τις οποίες είναι: η ορχιδέα η αρρενωπή (σαλέπι) Orchis mascula, Orchis pallens, Orchis ustulata, Orchis coryophora, Orchis laxiflora, Orchis provincialis, Orchis pauciflora, Orchis papilionacea, Orchis quadripunctata, Orchis morio, Orchis tridentata, Orchis purpurea, Orcis italica, Orchis simia, Orchis pyramidalis, Dactylorhiza saccifera, Dactylorhiza sabucina, Dactylorhiza kalopissii, Dactylorhiza baumanniana, Dactylorhiza maculata, Dactylorhiza icarnata, Leucorchis frivalti κ.ά. Επίσης στο Εθνικό Πάρκο φύονται πολλά σπάνια, ενδημικά και προστατευόμενα είδη φυτών, όπως είναι τα εξής: κενταύρειο της Τύμφης (Centaurea tymphaea), κενταύρεια η βλαχόρειος (Centaurea vlachorum), σέδο της Τύμφης (Sedum tymphaeum), κενταύρειο του Παβλόφ (Centaurea pawlowskii), μπορνμουελέρα της Τύμφης (Bornmuellera tymphaea), άλυσσο του Χελδράιχ (Alyssum heldreichi), σιλινή της Πίνδου (Silene pindicola), όνοσμα η ηπειρωτική (Onosma epirotica), μινουάρτια η ψευτοσαξιφραγκοειδής (Minuartia pseudosaxifraga), βαλεριάνα η κρινοειδής (Valeriana crinii), σολδανέλλα της Πίνδου (Soldanella pindicola), σαξιφράγκα μπιφλόρα της ηπείρου (Saxifraga biflora-epirotica), γκάλιο το σακρόρον (Galium sacrorum), ιεράκειο το δασυκράσπεδο (Hieracium dasycraspedum), κ. ά.
Αλλά αξιόλογα είδη φυτών με περιορισμένη γεωγραφική κατανομή στα όρια του Εθνικού Πάρκου είναι: η ραμόντα η σερβική (Ramonda serbica), η εντομοφάγος πινγκουϊκουλα η κρυσταλλοειδής (Pinguiculla crystalline ssp. hirtiflora), η ίριδα η γερμανική (Iris germanica) κ.ά
Πλούσια είναι επίσης και η μυκοχλωρίδα του Εθνικού Πάρκου η οποία περιλαμβάνει χιλιάδες είδη μανιταριών, ανάµεσα στα οποία έχουν προσδιορισθεί και καταγραφεί μέχρι σήμερα μόνο στην περιοχή των Γρεβενών περίπου 2.000 είδη. Στα πιο γνωστά μανιτάρια του Εθνικού Πάρκου συγκαταλέγονται τα εξής: το αγαρικό το πεδινό (Agaricus campestris), ο κοπρίνος ο τριχωτός (Coprinus comatus), ο κανθαρίσκος ο φαγώσιμος (Cantharellus cibarius), ο λακτάριος ο νόστιμος (Lactarius deliciosus), ο αμανίτης ο μυκογόνος (Amanita muscaria), η σαρκοσφαίρα η εστεμμένη (Sarcosphaera coronaria), η μορχέλα η νόστιμη (Morchella deliciosa), το γαίαστρο το τριπλό (Geastrum triplex), η καλβάτια η ασκόμορφη (Calvatia utriformis), η ραμάρια η χρυσή (Ramaria aurea), κ.ά.
Στο Εθνικό Πάρκο Βόρειας Πίνδου απαντώνται 33 φυσικοί οικότοποι και τρείς τύποι οικοτόπων με ανθρώπινη δραστηριότητα (Αγροτικές εκτάσεις, Εγκαταλελειμμένοι αγροί και Οικισμοί). Την μεγαλύτερη έκταση καλύπτουν οι 15 δασικοί οικότοποι, με κυριότερους εκείνους της Μαύρης Πεύκης, της Οξιάς, της Ελάτης και των Δρυών. Στους δασικούς επίσης οικότοπους, περιλαμβάνονται και οι συστάδες με ρόμπολο, ορεινή άρκευθο, καστανιά, φλαμουριά, σφένδαμο, καθώς και η παραποτάμια βλάστηση με πλατάνια, ασπρόλευκες, σκλήθρα κ.ά.. Επιπλέον στο Εθνικό Πάρκο απαντώνται 4 οικότοποι που συγκροτούνται από θαμνώνες, όπως είναι οι πρινώνες και τα ψευδομακί, 5 λιβαδικοί οικότοποι που καταλαμβάνουν συνήθως τα μεγάλα υψόμετρα, 1 οικότοπος τυρφώνα, 3 οικότοποι σε βραχώδες υπόστρωμα (ορθοπλαγιές και σάρες) και 2 οικότοποι γλυκών υδάτων.
Επτά τύποι οικοτόπων του Εθνικού Πάρκου χαρακτηρίζονται από υψηλή οικολογική αξία και σπανιότητα σε ευρωπαϊκό επίπεδο, σύμφωνα με τα κριτήρια αξιολόγησης της Οδηγίας 92/43/ΕΟΚ «περί διατήρησης οικοτόπων και ειδών» και αποτελούν οικότοπους προτεραιότητας (συμβολίζονται με αστερίσκο). Εδώ περιλαμβάνονται οι εξής:
- 6210* Ημιφυσικοί ξηροφυτικοί λειμώνες σε ασβεστολιθικό υπόστρωμα (Festuco – Brometalia) (* σημαντικές περιοχές με ορχεοειδή)
- 6230* Πλούσιοι σε είδη λειμώνες με Nardus spp., ποικίλων ειδών, σε πυριτικό υπόστρωμα της ορεινής περιοχής (και υπο-ορεινής περιοχής, στην ηπειρωτική Ευρώπη)
- 7220* Πηγές όπου δημιουργείται επίπαγος (Cratoneurion)
- 9180* Δάση φαραγγιών (χαράδρες ή πλαγιές ή λιθώνες) με Tilio – Acerion
- 91E0* Αλλουβιάκα υπολειματικά δάση (Alnion glutinoso–incanae) ή Αλουβιακά δάση με Alnus glutinosa και Fraxinus excelsior (Alno–Padion, Alnion incanae, Salicion albae)
- 9530* (Υπο) μεσογειακά πευκοδάση με ενδημικά είδη Μαύρης Πεύκης
- 9560* δάση της Μεσογείου με άρκευθους (Juniperus spp.)
