เนื่องจากสภาพพื้นที่ส่วนใหญ่ เป็นภูเขาและได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือและลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ส่งผลให้สังคมพืชในเขตอุทยานแห่งชาติเขาสามร้อยยอดแตกต่างกัน สามารถแบ่งได้เป็น 2 ลักษณะใหญ่ๆ คือ สังคมพืชที่เกิดในพื้นที่ชุ่มน้ำ และสังคมพืชป่าบก ดังนี้

1. สังคมพืชที่เกิดขึ้นในที่ลุ่มน้ำขัง ประกอบด้วย

• สังคมพืชที่พบในพรุบึงน้ำจืดบริเวณทุ่งสามร้อยยอด ส่วนใหญ่เป็นพืชล้มลุกพวกกกชนิดต่างๆ แห้วทรงกระเทียม อ้อ แขม หญ้าปล้อง หญ้าไซ บัวหลวง บัวสายชนิดต่างๆ ผักตบไทย บอน ตาลปัตรฤๅษี จอก แหน สาหร่ายข้าวเหนียว เป็นต้น

• ป่าชายเลน ซึ่งพบตามแนวชายคลองบางปู คลองเขาแดง และลำรางสาขา พันธุ์ไม้ที่สำคัญได้แก่ แสมทะเล โกงกางใบเล็ก โกงกางใบใหญ่ ตาตุ่มทะเล ตะบูนดำ โปรงแดง ถั่วขาว ฝาดดอกแดง สำมะงา จาก เถาถอบแถบ เป็นต้น บริเวณที่โล่งซึ่งเป็นดอนตะกาดซึ่งได้รับอิทธิพลความเค็มของน้ำทะเลท่วมถึงแต่ไม่ท่วมต่อเนื่องกันทุกปี พบพืชล้มลุกพวก ชะคราม ผักเบี้ยทะเล หญ้าปราบน้ำเค็ม หญ้าขม เป็นต้น

2. สังคมพืชป่าบก ประกอบด้วย

• ป่าชายหาด พบตามชายหาดบริเวณที่น้ำไม่ท่วมจนถึงบริเวณเชิงเขา พื้นดินเป็นทราย กรวด และโขดหิน พันธุ์ไม้สำคัญที่พบได้แก่ สนทะเล] โพทะเล กระทิง เม่า หูกวาง เกด มะนาวผี เตยทะเล ผักบุ้งทะเล เป็นต้น

• ป่าเบญจพรรณ ส่วนใหญ่ขึ้นบนเขาหินปูน พรรณไม้ที่ขึ้นหลายชนิดมักเป็นพรรณไม้ที่ขึ้นเฉพาะแห่ง เช่น จันทน์ผา จันทน์ชะมด โมกเขา ทะลายเขา และแก้วผา เป็นต้น ไม้ยืนต้นที่พบมักมีลำต้นแคระแกร็น เนื่องจากพื้นที่เป็นหินปูนมีเนื้อดินน้อย ส่วนบริเวณที่มีการสะสมสารอินทรีย์มากและเนื้อดินหนาในบริเวณหุบเขาและเชิงเขา พันธุ์ไม้ที่ขึ้นจะมีลำต้นสูงใหญ่ แต่มีอยู่เป็นหย่อมเล็กหย่อมน้อยกระจัดกระจาย พันธุ์ไม้ที่พบได้แก่ กุ่มน้ำ มะเกลือ พลับดง มะค่าโมง โมกมัน โมกขาว กระดูกไก่ และพลอง เป็นต้น