Растительный мир Ключевского парка очень разнообразен: еловые, лиственничные и березовые леса окружают парк практически по всему периметру, альпийские луга и горные тундры расстилаются пестрым ковром у подножия вулканов.
В парке выражена высотная зональность растительного покрова. Поясность растительности в массиве Ключевской группы вулканов выражена тремя поясами: лесным, субальпийским и альпийским. Лесной пояс дробится на 3 полосы: лиственничников, ельников и каменноберезняков. Первая полоса охватывает южные и западные предгорья массива, вторая выражена там же фрагментарно, последняя представлена повсеместно. Субальпийский пояс маркируется формациями кедрового и ольхового стлаников. Альпийский пояс не явно выражен, что характерно в целом для гор Камчатки, несмотря на альпийский характер рельефа.
Основные лесообразующие древесные виды парка — лиственница, ель, каменная берёза, кедровый стланик и ольха кустарниковая — реликтовые с огромным генетическим потенциалом адаптации.
Здесь можно наблюдать типичный для внутренних областей Центральной Камчатки ряд высотной поясности: лиственничные и производные от них леса с белой берёзой преобладают на высотах до 200 м над уровнем моря, еловые леса — до 400 м, сменяющие их постепенно каменноберёзовые леса — до 800 м, стланиковые заросли — до 1200 м, горные тундры — почти до 2000 м, отдельные высшие растения встречаются (при господстве накипных лишайников) — до 2500 м над уровнем моря. Существенные отличия имеет высотная поясность на восточном и северном склонах Ключевской сопки: хвойные леса здесь отсутствуют, лесной пояс образован преимущественно каменной берёзой, свыше 500 м над уровнем моря каменноберезники постепенно переходят в заросли ольхового стланика, сменяющиеся на высоте около 800-900 м горными тундрами. Растительный покров на склонах Ключевской сопки (а в значительной мере также Острого Толбачика и других вулканов) очень сильно преобразован под действием многочисленных извержений в течение исторического периода.
Флора природного парка «Ключевской», насчитывает 420 видов сосудистых растений. Среди них имеется целый ряд редких видов, известных на Камчатке только с одного из вулканов Ключевской группы. К таковым относится, в частности, эдельвейс камчатский. Некоторое время считалось, что он является эндемиком Камчатки, но в дальнейшем выяснилось, что этот вид распространён также (и даже является там более обычным) в северной части Корякского округа и на южной Чукотке. На сопке Плоской эдельвейс произрастает преимущественно в субальпийском поясе, близ верхней границы леса, на суховатых лужайках и каменистых участках вдоль опушек зарослей ольховника по западным и юго-западным склонам вулкана.
Следует отметить ряд альпийских растений, произрастающих на небольших участках высоко в горах (у снежников): первоцвет клинолистный, купальница Ридера, ветреница мохнатейшая, вероника Стеллера, вероника крупноцветковая, полевица Мертенса, мятлик мягкоцветный и др.
Самыми типичными для Ключевского парка являются горно-тундровые виды растительности (вересковые кустарники): рододендроны камчатский и золотистый, арктоус альпийский, мохоцветник Гмелина, кассиопея плауновидная, гарримонелла Стеллера, багульник стелющийся, одноцветка крупноцветковая, филлодоце алеутская.
К охраняемым видам растений, включённым в Красные книги Камчатки и России, относятся многоножка сибирская (папоротник), скрытокучница Стеллера (папоротник), бескильница камчатская (растение термальных площадок), лилия даурская (красная саранка), ива овальнолистная, щавелёк золотисторыльцевый, кубышка малая, северные орхидеи — венерин башмачок крапчатый, венерин башмачок Ятабе, надбородник безлистный.
В парке много грибов и ягод. К середине лета созревают жимолость, княженика и голубика, к началу осени — брусника. Грибы — в основном, белые, подосиновики и подберёзовики, — растут прямо вдоль дорог, они прекрасно видны на чёрном фоне шлаковых полей.
Разнообразие форм рельефа природного парка «Ключевской», различия в возрасте и геологии вулканов, многочисленные извержения в течение исторического периода, наличие современного оледенения и особенности местоположения — всё это отразилось на растительном покрове и обусловило удивительную его пестроту и многообразие.
