ป่าเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าเขาอ่างฤๅไน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของป่าภาคตะวันออกเป็นป่าลุ่มต่ำที่ไม่ผลัดใบ และเป็นป่าพื้นที่รอยเชื่อมต่อ (transition zone) ระหว่างระบบนิเวศภาคกลางกับภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มีความหลากหลายทางชีวภาพ ป่าดงดิบส่วนใหญ่เป็นป่าดงดิบแล้ง มีเพียงเล็กน้อยที่เป็นป่าดงดิบชื้น ป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง และทุ่งหญ้า แบ่งเป็นข้อๆ ได้ดังนี้

• ป่าดงดิบแล้ง (Dry Evergreen forest) เป็นป่าที่ขึ้นปกคลุมพื้นที่ของเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าเขาอ่างฤๅไนเกือบทั้งหมด ยกเว้นพื้นที่ตามสันเขาจะมีพืชชนิดอื่นขึ้นแทรกอยู่เป็นหย่อมๆ พรรณไม้ที่สำคัญได้แก่ ตะแบกแดง กระบก ยางแดง สมพง ตะเคียน หรือ ตะเคียนทอง ปออีเก้ง เป็นต้น จะขึ้นอยู่เป็นกลุ่มๆ ตามริมลำธารหรือริมห้วย ค้างคาว ลำป้าง กระท้อน เฉียงพร้านางแอ ตาเสือ คอแลน แก้ว ตังตาบอด นางดำ ลำบิด จันทน์ชะมด ว่านช้างร้อง เป็นต้น

• ป่าผสมผลัดใบ (Mixed Deciduous Forest) เป็นป่าไม่รกทึบและในฤดูแล้งพรรณไม้จะผลัดใบโดยกระจายอยู่ตามสันเขาหินปูน หรือบริเวณที่มีไฟป่าเกิดขึ้นเป็นประจำ เช่น บริเวณรอบๆ หนองปรือหรือขึ้นแทรกตัวอยู่เป็นหย่อมๆ พรรณไม้ที่สำคัญได้แก่ ประดู่ งิ้วป่า กางขี้มอด ตะคร้อ สมอภิเภก ตีนนก ขี้อ้าย ติ้วแดง แคหัวหมู หอมไกลดง รักขาว มะกอกป่า หมีเหม็น เม่าไข่ปลา โมกมัน มะกา มะกวม กระมอบ เคล็ดหนู สาบเสือ พังแหรใหญ่ ปอฝ้าย อะราง กระทุ่ม อ้อ หญ้าคา หญ้าพง หญ้าขจรจบ ตีนนก ทองหลางป่า มะนาวผี จันทน์ผา เป็นต้น