Флора водорослей, грибов, лишайников (кроме эпифитных) и мохообразных в заповеднике пока не изучена. Флора сосудистых растений насчитывает более чем 1000 видов из 75 семейств и 313 родов. Широко распространены лиственница даурская, кедр (сосна сибирская), сосна лесная, кедровый стланик. К реликтам третичного периода можно отнести небольшие рощицы у подножия сопок, образованные ильмами (крупноплодным и приземистым). Из вересковых широко распространены рододендрон даурский и багульник болотный. Малочислен произрастающий на гольцах рододендрон золотистый, занесённый в Красную книгу Читинской области. Своеобразна небольшая лиана княжик сибирский. Из ягод широко распространены голубика и брусника, тогда как черника и клюква относительно редки. На каменистых склонах и среди россыпей обычны можжевельники (сибирский и ложноказацкий).

Господствующим типом растительности в заповеднике являются различные леса. Хорошо выражена высотная поясность растительного покрова. Выделяются два высотных лесных пояса - нижний светлохвойный и верхний темнохвойный.

Нижний лесной (1500 - 1600 м н.у.м.) представлен главным образом лиственничниками, занимающими склоны северных экспозиций. Они растут на слабых почвах, играя большую водо-охранную роль. Сосновые леса занимают относительно тёплые, хорошо освещённые склоны южных экспозиций. Это чистые или смешанные леса.

Темнохвойные леса верхнего лесного пояса (1600 - 1800 м н.у.м.) представлены в первую очередь кедровниками разных типов, среди которых выделяются кедрачи сложные, приуроченные к местам соприкосновения верхнего и нижнего лесных поясов. Древостой здесь обычно смешанный из различных хвойных пород. Обычно это перестойные леса с обилием валежника, сухостоя, разнообразным подлеском. В травяно-кустарничковом покрове господствуют брусника и злаки, обычны грушанка, бадан, линнея, зелёные мхи. Эти леса имеют большое значение для обитания ценных пушных зверей. Наиболее типичны для верхнего лесного пояса кедровники бруснично-зеленомошные, в которых до 80 % поверхности почвы занимают мхи.

Подгольцовый пояс (1900 - 2100 м н.у.м.) представлен разряженными ветрами и стужей кедровыми и лиственничными редколесьями, переходящими в кедровостланниковые заросли. Растительность высокогорий типично гольцового типа. Преобладают дриадовые тундры, широко развитые на поверхности гольцовых плато. Видовой состав представлен дриадой острозубчатой, мытниками, горечавкой холодной, ветренницей сибирской, проломником Бунге и др. Вблизи долговременных снежников или по руслам ручьёв распространены лужайки альпийского типа, предавая таким участкам красочный вид (до 50 видов ярко-цветущих растений). Большие площади на Сохондо и других гольцах заповедника занимают курумники.
Степная растительность на территории заповедника развита только с южной и юго-восточной сторон, и площадь таких степных сообществ невелика. видовой состав растений здесь разнообразен, преобладает разнотравьем. Непременным элементом растительности заповедника являются также долинные остепнённые луга, распространённые на широких надпойменных терассах рек.