A variedade climática e diversidade orográfica contribuem para uma assinalável riqueza florística. No entanto, a quantidade de espécies endémicas da Serra da Estrela é escassa, não obstante muitas das espécies observadas serem exclusivas de Portugal (MCOTA 2008). Como consequência da longa história de ocupação humana, a paisagem natural da Serra da Estrela esteve sujeita a profundas alterações. Os padrões de vegetação atuais pouco têm a ver com o que seria de esperar de um espaço não intervencionado pelo homem, constituindo a Serra da Estrela um caso interessante de análise da influência da presença humana na formação da paisagem.
A diversidade climática da Serra da Estrela produziu as condições ideais para a formação de habitats propícios à geração natural de tipos de vegetação. De acordo com Jansen (2002), há que considerar a influência de dois padrões macrobioclimáticos: o temperado, dominante nos flancos oeste e norte assim como nas zonas mais altas, e o mediterrâneo, presente nas vertentes este de menor altitude e nalguns vales. Para Jansen, os padrões de vegetação mudam de acordo com a altitude1, com as variações dos níveis dos aquíferos subterrâneos e exposição solar.
No nível basal Meso-Mediterrâneo a , vegetação natural seria composta por floresta perene ou por áreas mistas de espécies de folhagem perene e caduca. Registando-se a quantidade de humidade necessária, o sobreiro (Quercus suber) dominaria, enquanto nas zonas menos húmidas a azinheira (Quercus rotundifolia) teria mais expressão. Na parte oeste, no nível Meso-Temperado, florestas de carvalhos de folha caduca, sobretudo carvalhos roble (Quercus robur), constituiriam a vegetação natural. Aí, solos com maior concentração de humidade amparariam bosques de freixos (Fraxinus angustifolia) e, nos vales aluviais, poder-se-ia encontrar amieiros (Alnus glutinosa) junto às margens dos cursos de água.
Como já se referiu, a paisagem da Serra da Estrela foi profundamente influenciada pela atividade humana. Incêndios, abate de árvores, pastoreio, arroteamento, cultivo e reflorestação transformaram enormemente os padrões de vegetação, produzindo pequenas áreas fragmentadas de floresta seminatural. Por seu turno, vastas áreas de mato dominam a paisagem, povoadas por espécies da família das cistáceas. A atividade de pastoreio conduziu à transformação de vastas áreas em pastagens, ricas em plantas de regeneração anual – dependendo da capacidade nutriente dos solos, estas pastagens seminaturais desenvolveram-se a partir da fixação de herbáceas resultantes da atividade agrícola.
No segundo nível, intermédio, acima dos 900 metros de altitude, a vegetação natural dominante do lado Mediterrâneo seria constituída por espécies de folha caduca, com preponderância de populações mistas de azinheiras e carvalho negral (Quercus pyrenaica). Esta última, seria a principal espécie a povoar a floresta do lado Mediterrâneo da Serra da Estrela. Nas zonas com valores mais expressivos de precipitação ocorreriam grupos de vidoeiros (Betula celtiberica), de teixos (Taxus baccata) e de azevinhos (Ilex aquifolium). Nos solos mais húmidos apareceriam bosques de freixos e galerias de amieiros nas margens dos cursos de água.
Devido à atividade agrícola, florestal e aos incêndios regularmente provocados pelo homem, só um escasso número destas áreas de vegetação natural persistiu. Resultante dessa atividade, conjuntamente com a acidez e impermeabilidade dos solos, áreas de matos acabaram por dominar a paisagem, ocupada por vegetação lenhosa de crescimento lento. Vários tipos de mato podem ser distinguidos, de acordo com a altitude, localização topográfica, idade da vegetação e uso dos solos. Nas áreas irrigadas e alvo de produção de feno, surgiram interessantes pastagens seminaturais.
A parte mais alta da Serra da Estrela, acima dos 1600 metros, é considerada por Jansen (2002) como uma unidade homogénea. Aí, dois tipos de matagal formam as principais ocorrências de vegetação natural. No primeiro, sobretudo nas faixas mais baixas deste nível domina o zimbro (Juniperus communis subsp. Alpina). Trata-se de uma espécie que se adaptou bem dada a sua capacidade de resistência aos ventos fortes e ao frio extremo, mesmo quando coberta pela neve. Faz-se acompanhar da presença de piorneiras-da-estrela (Cytisus oromediterraneus) ou pinheiros-silvestres (Pinus sylvestris). O segundo tipo de matagal é povoado por caldoneiras (Echinospartum ibericum subsp. Pulviniformis) – trata-se de uma espécie espinhosa capaz de suportar condições climáticas adversas e que, na Serra da Estrela, cresce em solos secos e pedregosos sujeitos a grandes amplitudes térmicas e ventos fortes.
Juntamente com os pântanos e as pequenas lagoas formadas no planalto central durante o período glaciar, apareceram zonas de turfeiras. Estas, dadas a escassez de nutrientes e a ausência de poluição aquática, oferecem um habitat ideal para espécies raras em Portugal, como é o caso da Menyanthes trifoliate ou o Sparganium angustifolium.