ПП „Беласица” е запазил уникалната си растителност незасеганта от човешка дейност. Паркът се характеризира с огромно видово разнообразие на нисши и висши растения, което води и до голямо икономическо значение. Особено ценени са плодовете на обикновения кестен, горскоплодните видове (боровинки, малини, ягоди и др.) и лечебните растения , които в парка са около 487 вида. Видовете с високо консервационно значение, установени на територията на ПП „Беласица” са около 102 вида.
Водорасли
На територията на ПП „Беласица“ са установени 77 вида водорасли от 6 отдела, като някои от тях са редки и нови за България. Рядък вид у нас са – Hildenbrandia rivularis (от червените, отд. Rhodophyta) и Heribaudiella fluviatilis (от кафявите водорасли, кл. Phaeophyceae).
Гъби
Гъбите на Беласица са много слабо проучени. В териториалния обхват на ПП „Беласица“ са описани около 146 вида гъби. От тях са установени 12 вида, които имат консервационно значение, един вид, който е критично застрашен, четири – застрашени, 6 – уязвими и 1 вид – почти застрашен.
Мъхове
На територията на ПП „Беласица“ се срещат около 156 вида мъхове. От тях 10 вида са включени в Червената книга на България: Fossombronia husnotii Corb, Mannia androgyna (L.) A. Evans, Aulacomnium androgynum (Hedw.) Schwägr, Nardia geoscyphus (De Not.) Lindb, Scleropodium touretii (Brid.) L.F.Koch, Syntrichia laevipila Brid, Kiaeria blyttii (Bruch & Schimp.) Broth, Tortula cuneifolia (Dicks.) Turner, Rhynchostegium confertum (Dicks.) Schimp. В ПП „Беласица“ са установени и три вида (Acaulon mediterraneum, Ephemerum minutissimum и Gongylanthus ericetorum), които са нови за флората на България и с единствени находища в страната.
Висши растения
В Природен парк „Беласица“ се намират най-ценните вековни кестенови гори, които са рядко за България и уникално за Европа местообитание. В кестеновите гори са установени 272 вида висши растения. За тези гори са характерни видовете като маклен (Acer monspessulanum L.), източен чинар (Platanus orientalis L.), дървовиден плюскач (Colutea arborescens L.), храстовидна зайчина (Coronilla emerus L.), гръцки гърбач (Periploca greaca L.), храстовиден жасмин (Jasminium fruticans L.). Над пояса с преобладаване на обикновен кестен се намира поясът на бука и иглолистните. От иглолистните се срещат обикновената ела (Abies alba Mill.) и обикновения смърч (Picea abies (L.) Karsten), има и единични находища на обикновения тис (Taxus baccata L.). Третият растителен пояс е субалпийската безлесна зона, която обхваща главното било на Беласица. В нея се срещат предимно иглолистни, заради наличието на обикновената хвойна (Juniperus communis L.) и сибирската хвойна (J. sibirica Burgsd). Поради многократни опожарявания преобладават тревните съобщества от субалпийски и пасищен тип, често доминирани от балканския ендемит мощна власатка (Festuca valida (Velen.) Pénzes). В този пояс са разпространени албанския крем, късолистната луличка, стояновата и прекрасната теменуга. На територията на Природен парк „Беласица“ се срещат 104 вида с висока консервационна стойност, от които 28 се опазват от Закона за биологичното разнообразие, 17 вида са включени в Червената книга на Република България, 53 са балканските ендемити, а 5 са българските.
Лечебни растения
ПП „Беласица“ се характеризира с богато видово разнообразие на лечебните растения. Естествено се срещат липа, здравец, петнист змиярник, лудо биле, малина, мъжка папрат, червен кантарион, копитник, лазаркиня, дебрянка, медуница, мечи лук , черна и червена боровинка, сибирска хвойна. С ограничено разпространение и пълна забрана за събиране за стопански нужди е мечото грозде.