Zgodnie z podziałem geobotanicznym Polski Pszczewski Park Krajobrazowy znajduje się w obszarze przejściowym między Okręgiem Lubuskim i Poznańsko-Gnieźnieńskim Krainy Wielkopolsko-Kujawskiej. To położenie sprawia, że obszar Parku jest poza granicami naturalnego zasięgu świerka, jodły i dębu bezszypułkowego, ale co istotne w Krainie Wielkopolsko-Kujawskiej, w zasięgu buka. W tym zróżnicowanym obszarze do chwili obecnej udokumentowano obecność ponad 670 gatunków roślin naczyniowych, a lista ciągle jest uzupełniana. 41 gatunków roślin posiada status ochrony prawnej, a 56 znajduje się pośród czerwonej listy roślin Wielkopolski. Pośród nich 10 to gatunki uznane za zagrożone, wymierające i rzadkie w skali całego kraju. Największą grupę stanowią rośliny zagrożone dla Wielkopolski, których na terenie parku stwierdzono 29. Wśród nich znajdują się gatunki zagrożone w Polsce np.: kruszczyk błotny, rojnik pospolity, storczyk plamisty. Mniejszą grupę stanowią gatunki rzadkie w Wielkopolsce, których w parku znajduje się 14. W archiwach parku znaleźć można informacje o takich gatunkach jak: rosiczka długolistna i pośrednia, przygiełka brunatna, wełnianeczka alpejska, wątlik błotny.
Ponad 60% powierzchni parku pokrywają lasy. Tymczasem jeszcze w połowie ubiegłego wieku obszar zajmowany obecnie przez park był w przewadze użytkowany rolniczo. Pamiątką po tamtych czasach są liczne głowiaste wierzby teraz rosnące wśród śródleśnych duktów, a kiedyś na skrajach pól i na miedzach. Szacuje się, że około 50% powierzchni leśnych w parku zajmują młode, mające około 50 lat drzewa, a drzewostan starszy od 80-90 lat stanowi niewiele ponad 10%. Rozmieszczenie lasu na terenie Parku jest bardzo zróżnicowane. Większe kompleksy leśne znajdują się w środkowej części obszaru w otoczeniu rynny jezior pszczewskich oraz w dolinie rzeki Kamionki. Bezwzględnie dominują bory, a wśród nich bory świeże porastające piaszczyste powierzchnie sandrowe. Występujące tu piaski zawierają pewną domieszkę części pylastych, co powoduje, że gleba utrzymuje więcej wilgoci i jest nieco żyźniejsza. W runie łanowo rosną borówka czarna i borówka brusznica, a często obficie występuje śmiałek pogięty oraz mchy: rokiet pospolity, rokiet cyprysowy, modrzaczek siny, widłoząb falisty, rokietnik pospolity i gajnik lśniący. W borze świeżym rosną gruszyczki: mniejsza, okrągłolistna i zielonawa, kosmatka gajowa i owłosiona oraz pomocnik baldaszkowy. Rzadziej spotykane, ale bardzo interesujące są różne gatunki widłaków. W Parku jest to najczęściej widłak goździsty i spłaszczony. Występuje również stanowisko bardzo rzadkiego gatunku - widłaka cyprysowego. W runie boru świeżego spotykane są paprocie: orlica pospolita, narecznica samcza, narecznica krótkoostrza. W warstwie krzewów najczęściej rosną jałowiec, kruszyna i jarzębina.
Żyźniejsze stanowiska w dolinie Obry oraz fragmenty rynien jeziornych porasta bór mieszany świeży, w którym przeważają drzewostany starsze. W borze mieszanym obok sosen rosną głównie dęby lub buki. Gatunki podszytowe to jałowiec, jarzębina, leszczyna, kruszyna i trzmielina. W runie występuje wiele gatunków mchów, paproci oraz spotkać tu można: konwalijkę dwulistną, poziomkę pospolitą, malinę kamionkę, przetacznik leśny. Na terenie Parku występują także bory sosnowe suche nazywane też chrobotkowymi. Ich siedliskami są piaszczyste, ubogie w składniki pokarmowe, suche gleby. Runo tej formacji jest bardzo ubogie, usłane zwykle warstwą igieł i szyszek. Kępowo występują tu porosty, głownie różne gatunki chrobotków (Cladonia): reniferowy, leśny, wysmukły. Czasami rosną kserotermiczne trawy: szczotlicha siwa i kostrzewa owcza. Charakter borów sprawia, że są one chętnie odwiedzane przez turystów we wszystkich porach roku. Z tej przyczyny na terenie Pszczewskiego PK w lasach wytyczono liczne ścieżki rowerowe i piesze. Nadleśnictwa wyznaczyły także miejsca postoju oraz pola namiotowe i kempingowe. Szczególnie wartościowe pod względem przyrodniczym są jednak fragmenty lasów liściastych w dolinie Kamionki. Strome zbocza zajmują tu lasy z dużym udziałem buka oraz bory mieszane. Gdzieniegdzie spotyka się także fitocenozy muraw kserotermicznych. W okolicy wsi Mnichy i Krzyżkówko znajdują się dobrze zachowane fragmenty grądów i olsów. W grądach dominuje dąb z domieszką buka, graba, jawora, a osobliwością są pojedyncze okazy cisa. W runie można tu znaleźć miedzy innymi: wawrzynka wilczełyko, buławika czerwonego, lilię złotogłów, gwiazdnice wielkokwiatową. Szczególnie żyzne i wilgotne miejsca zajmują olsy. W bujnym podszycie i runie znaleźć tu można szereg roślin rzadkich i chronionych.

Las na terenie Pszczewskiego PK spełnia ważną rolę ochronną dla ekosystemów jeziornych i torfowiskowych. Większość z jezior na terenie parku i jego otuliny jest czysta, a zalesione zlewnie są najlepszym gwarantem jakości wód. Dzięki lasom w dobrej kondycji zachowane są także torfowiska niskie i przejściowe. Wyjątkową rzadkością są stanowiska torfowisk źródliskowych w dolinie rzeki Kamionki. Las w Parku należy do trzech dzielnic przyrodniczo-leśnych: Borów Nadnoteckich, Pojezierza Lubuskiego i Niziny Wielkopolsko-Kujawskiej. Gospodarkę leśną sprawują tu nadleśnictwa w: Międzyrzeczu, Trzcielu, Bolewicach i Międzychodzie.