La vegetazione boschiva più evoluta è formata dai lecci, che nei versanti occidentali si accompagnano alla fillirea, al corbezzolo al lentisco, al mirto, al viburno, all’erica e alla sughera. Nei versanti orientali e settentrionali il bosco di lecci si arricchisce di specie come la roverella e l’orniello, il sorbo e il biancospino. Nei terreni umidi e ombreggiati del versante orientale dei Monti dell’Uccellina, dove esistono condizioni più favorevoli allo sviluppo vegetativo, si trovano l’alloro , il carpino nero, il cerro e l’acero trilobo.
Sul versante occidentale, più arido e degradato, sono assai frequenti macchie formate da un intrico di lecci, lentischi, filliree ed eriche. Rara e localizzata sulle balze rocciose la presenza di terebinto. Negli ambienti rocciosi si è sviluppata una macchia termofila formata da specie resistenti all’aridità come l’oleastro, l’euforbia arborea, la rarissima palma nana e il ginepro fenicio.
L’aspetto estremo della degradazione della vegetazione arborea è rappresentato dalla gariga.
La gariga delle colline dell’Uccellina è caratterizzata dalla presenza del rosmarino, dell’erica, del lentisco, dei cisti. In primavera, nella gariga a terra rossa, fioriscono una straordinaria varietà di orchidee selvatiche.
Sia la gariga che gli oliveti abbandonati tendono a evolvere verso la macchia con la progressiva comparsa di arbusti che vanno sempre più addensandosi. In questi ambienti si ritrovano alcune interessanti entità botaniche tra cui alcune orchidee spontanee
Le dune fossili delle zone pianeggianti a ridosso della foce del fiume Ombrone sono coperte da pinete di pini domestici che, nelle zone a ridosso del mare, sono protette da una fascia di pini marittimi; il sottobosco è caratterizzato dalle specie tipiche della macchia mediterranea. Andando verso il mare subentrano i ginepri e le specie colonizzatrici delle dune di neo formazione tra le quali l’ammofila o sparto pungente, la medica marina, la camomilla di mare, l’eringio, il giglio di mare. Un endemismo del Parco della maremma è il Limonio etrusco.