Teritoriul parcului este acoperit aproape in totalitate de paduri (85%), ramanand goale doar abrupturile si pajistile montane ale varfurilor Reciu - M-tii Parang si Chenia Dumitra - M-tii Valcan.

Padurile naturale compacte, preponderent virgine si cvasivirgine constituite din arborete pure si in amestec de fag (Fagus sylvatica) si gorun (Quercus petraea) adapostesc specii mediteraneene ( carpen - Carpinus orientalis, frasin - Fraxinus ornus) si specii dacice (Sesleria rigida, Euphorbia amygdaloides) ce face din defileu o adevarata gradina didactica.

Versanti impaduriti si abrupti, dau nastere vaii adanci si sinuoase a Jiului.

Primele cercetari sistematice initiate in Studiul privind constituirea Parcului National Defileul Jiului (2004) au stabilit un prim inventar al speciilor animale si vegetale din parc. Speciile de flora insumand un total de 701 din care 553 specii de cormofite si 148 specii de talofite.Specii endemice : Atamantha turbith ssp. Hungarica, Centaurea coziensis, Dianthus henteri, Dianthus spiculifolius, Dianthus tenuifolius, Hepatica transsilvanica, Linum uninerve, Thymus comosus.

Specii rare: Atamantha turbith ssp. Hungarica, Campanula grossekii, Centaurea coziensis, Dactylorriza maculate, Dianthus spiculifolius, Edraianthus graminifolius, Epipactis atrorubens, Epipactis helleborine, Galium lucidum, Jovibarba heuffelii, Juniperus Sabina, Linum uninerve, Micromeria pulegium, Peltaria alliacea, Petrorhagia saxifraga, Platanthera bifolia, Saxifraga marginata, Scorzonera purpurea ssp.rosea, Seseli rigidum, Silene flavescens, Silene lerchenfelidiana, Silene saxifraga, Sorbus graeca, Symphyandra wanneri, Veronica bachofenii, Vicia sparsiflora.

Specii de briofite: Abietinella abietina, Barbula recurvirostra, Cratoneurum commutatum, Cratoneurum filicinum, Mnium marginatus, Mnium undulatum, Sphagnum squarrosum, Tortella tortuosa.

Specii de licheni: Cladonia coniocrea, Cladonia fimbriata , Peltigera horizontalis, Peltigera canina, Cladonia pixidata, Cladonia furcata, Cladina arbuscula, Ramalina fastigiata, Cladina stellaris.