Vzhľadom na veľkú rozlohu, svoju polohu v rámci Slovenska, predchádzajúce zaľadnenie, značnú nadmorskú výšku, rôznorodý substrát a pestré formy reliéfu patrí NP Nízke Tatry k oblastiam s najvyšším počtom rastlinných druhov na Slovensku. Pre svoje botanické hodnoty je časť územia zaradená medzi významné botanické územia Slovenska (VBÚ, IPA), ktoré v rámci programu organizácie PlantLife označujú floristicky najcennejšie miesta jednotlivých štátov sveta.
Vo flóre národného parku Nízke Tatry prevažujú horské druhy, ale významné zastúpenie majú aj vysokohorské (alpínske) rastliny. Do častí územia nachádzajúcich sa v údolí Hrona (menej i Váhu) prenikajú tiež druhy teplomilné a suchoznášajúce druhy.
Dominujúcim rastlinným spoločenstvom v NP Nízke Tatry je les, ktorý pokrýva asi 70% z celkovej rozlohy. Plošne najrozšírenejšie sú zmiešané lesy s bukom lesným (Fagus sylvatica), jedľou bielou (Abies alba), smrekom obyčajným (Picea abies), javorom horským (Acer pseudoplatanus), javorom mliečnym (Acer platanoides) a jaseňom štíhlym (Fraxinus excelsior), ktoré prevládajú v západnej a južnej časti národného parku. Častými druhmi v nich sú kopytník európsky (Asarum europaeum), fialka lesná i Rivinova (Viola reichenbachiana, V. riviniana), starček vajcovitolistý (Senecio ovatus), chlpaňa hájna (Luzula luzuloides).
Bukové lesy rastú v súčasnosti hlavne v juhozápadnej časti územia patriacej orograficky ku Starohorským vrchom. V závislosti od typu podložia v ich bylinnom podraste nájdeme napríklad bodliak sivastý (Carduus glaucinus), pichliač lepkavý (Cirsium erisithales), ostricu bielu i chlpatú (Carex alba, C. pilosa), črievičník papučkový (Cypripedium calceolus). V oblasti Donovalov a Kozieho chrbátu hojne pribúdajú ešte aj cesnak medvedí (Allium ursinum) a snežienka jarná (Galanthus nivalis). Na skalnatejších miestach rastie i chránená drevina tis obyčajný (Taxus baccata).
Vo vyšších polohách rastú smrekové lesy. Na nevápenatých horninách v severnej a východnej časti Nízkych Tatier dominujú smrečiny už od úpätia horstva. Z drevín okrem smreka obyčajného (Picea abies) je v nenarušených prirodzených porastoch zastúpená ešte jarabina vtáčia (Sorbus aucuparia), zemolez čierny (Lonicera nigra), baza červená (Sambucus racemosa). Bylinná vrstva týchto lesov je pomerne chudobná na počet druhov, vidieť v nej napríklad chlpaňu lesnú (Luzula sylvatica), soldanelku uhorskú (Soldanella hungarica), starček nemecký (Senecio germanicus), mačuchu cesnačkovitú (Adenostyles alliariae), margarétu okrúhlolistú (Leucanthemum vulgare).
Veľmi obmedzene, ostrovčekovite, sú v juhozápadnej časti územia prítomné aj teplomilné lesy s hrabom obyčajným (Carpinus betulus), dubom zimným (Quercus petraea), či dokonca aj s dubom cerovým (Quercus cerris). Iba na týchto miestach v ich podraste možno vidieť hviezdnatec čemericový (Hacquetia epipactis) a na okrajoch lesa kamienku modropurpurovú (Lithospermum purpurocaeruleum).
Približne od 1500 m n.m. začínajú porasty kosodreviny, ktoré boli na mnohých miestach v minulosti činnosťou človeka odstránené. Vďaka hustým a vzájomne poprepletaným konárom kosodreviny v tejto zóne môžeme vidieť len málo vzrastom vyšších druhov, najčastejšie sú brusnica čučoriedková i obyčajná (Vaccinium myrtillus, V. vitis-idaea) a tráva metluška krivolaká (Avenella flexuosa).
Najvyššie polohy Nízkych Tatier zasahujú do alpínskeho pásma, kde na vhodných miestach nachádzame bylinné spoločenstvá sitiny trojklanej (Juncus trifidus) odolávajúcej silným vetrom, vŕby bylinnej (Salix herbacea) vyhľadávajúcej dlhodobo zasnežené stanovištia i kríčkovité spoločenstvá brusnice drobnolistej (Vaccinium gaultherioides). Spolu s nimi v lete kvitnú hôľnička dvojradová (Oreochloa disticha), kostrava nízka (Festuca supina), psinček pyrenejský (Agrostis pyrenaica), zvonček alpínsky (Campanula alpina), starček abrotanolistý karpatský (Senecio abrotanifolius subsp. carpathicus), jastrabník alpínsky (Hieracium alpinum), chlpaňa gaštanová (Luzula alpinopilosa). Bohatou a vzácnou vysokohorskou flórou vynikajú najmä ľadovcové kotly – glaciálne kary. Na skalných bralách a v žľaboch pomedzi ne rastú napríklad prvosienka najmenšia (Primula minima), silenka bezbyľová (Silene acaulis), všivec praslenatý (Pedicularis verticillata), kamzičník chlpatý (Doronicum styriacum), lomikameň karpatský (Saxifraga carpatica), pochybok nízky (Androsace chamaejasme).
Pestré rastlinstvo stretneme aj tam, kde bol les vyrúbaný a nahradený pasienkami, alebo lúkami. Charakter vegetácie na týchto stanovištiach závisí od mnohých faktorov, ale k najdôležitejším patrí spôsob ich využívania (pasenie, kosenie), typ podložia, množstvo vody v pôde a klimatické pomery. Na strmých a suchých miestach s vápnitým podložím sa vyvinuli napríklad trávnaté spoločenstvá stoklasu vzpriameného (Bromus erectus) a mrvice peristej (Brachypodium pinnatum), v ktorých majú vhodné podmienky aj druhy jagavka konáristá (Anthericum ramosum), horčinka väčšia (Polygala major), guľôčka bodkovaná (Globularia punctata), ďatelinovec bylinný (Dorycnium herbaceum), hmyzovník muchovitý (Ophrys insectifera), kavyľ Ivanov (Stipa joannis).
Na vlhších pôdach rastie produkčne výkonné lúčne spoločenstvo dominujúceho ovsíku vyvýšeného (Arrhenatherum elatius), pasienkové spoločenstvo tomky voňavej (Anthoxanthum odoratum) a psinčeka tenučkého (Agrostis capillaris), predovšetkým na nevápenatom podloží je časté spoločenstvo psice tuhej (Nardus stricta). Okrem spomenutých porastotvorných tráv na miestach nenarušených nevhodnými agrotechnickými zásahmi rastú nevädzovce, nevädzníky, zvončeky, klinčeky, ľalie, horčeky, štrkáče, dúšky, margaréty, iskerníky, horčinky, očianky, kostravy, lipnice, lipkavce, škardy, viaceré druhy zo skupiny vstavačovitých, alebo zavčas jari rozkvitajúci šafran spišský (Crocus scepusiensis).
Veľmi vlhké až zamokrené nelesné stanovištia pokrývajú rašeliniskové spoločenstvá ostrice čiernej (Carex nigra), ostrice Davallovej (Carex davalliana) a páperníka pošvatého (Eriophorum vaginatum) s významným zastúpením machorastov, ktoré plnia dôležitú úlohu pri regulácii vodného režimu krajiny. Sú miestom výskytu väčšieho počtu chránených a ohrozených druhov rastlín, napríklad tučnice obyčajnej (Pinquicula vulgaris), prvosienky pomúčenej (Primula farinosa), všivca močiarneho (Pedicularis palustris), rosičky okrúhlolistej (Drosera rotundifolia), vstavačovca májového (Dactylorhiza majalis), kľukvy močiarnej (Oxycoccus palustris), či nátržnice močiarnej (Comarum palustre).
Na holiach po odstránení časti smrečín a kosodreviny v období valašskej kolonizácie pokrylo rozsiahle plochy nevápenatých častí národného parku spoločenstvo smlzu chĺpkatého (Calamagrostis villosa), alebo metlušky krivoľakej (Avenella flexuosa). Tieto miesta farebne oživujú len kvety ponikleca bieleho (Pulsatilla alba), iskerníka pahorského (Ranunculus pseudomontanus), nátržníka zlatého (Potentilla aurea), fialky žltej sudetskej (Viola lutea subsp. sudetica), kuklice horskej (Oreogeum montanum), alebo horca bodkovaného (Gentiana punctata). Menšie plochy s vápnitým podložím obsadili druhovo bohaté spoločenstvá ostrice vždyzelenej (Carex sempervirens subsp. tatrorum), ostrevky vápnomilnej (Sesleria varia) s veternicou narcisokvetou (Anemone narcissiflora), ľanom konáristým (Linum extraaxillare), klinčekom lesklým (Dianthus nitidus).
Veľmi hodnotná a zaujímavá flóra je na vápencových bralách a sutinách. V oblasti Demänovských vrchov a Salatína sú prítomné všetky typické druhy rastlín, ktoré na Slovensku možno vidieť v týchto biotopoch. Horné okraje skál zaberajú presvetlené reliktné porasty borovice lesnej (Pinus sylvestris) s poniklecom slovenským (Pulsatilla slavica), ranostajom pošvatým (Coronilla vaginalis), dušovkou alpínskou (Acinos alpinus). Hlbšie, na skalných rímsach a v štrbinách sa uchytáva spoločenstvo ostrevky vápnomilnej (Sesleria varia) s prvosienkou holou (Primula auricula), škardou Jacquinovou (Crepis jacquinii), klinčekom včasným, (Dianthus praecox), zvončekom maličkým (Campanula cochlearifolia), horcom Clusiovým (Gentiana clusii), astrou alpínskou (Aster alpinus), pochybkom mliečnym (Androsace lactea), tučnicou alpínskou (Pinquicula alpina) i plesnivcom alpínskym (Leontopodium alpinum). V najvyšších nadmorských výškach tieto stanovištia zaberá vankúšovito-trsovité spoločenstvo ostrice pevnej (Carex firma) so sprievodnými druhmi ako napríklad dryádka osemlupienková (Dryas octopetala), lomikameň sivý (Saxifraga caesia), iskerník alpský (Ranunculus alpestris), ostrica skalná (Carex rupestris), chudôbka vždyzelená (Draba aizoides). Nespevnené sutiny na úpätí brál sa pokúšajú osídliť pakost smradľavý (Geranium robertianum), štiav štítnatý (Acetosa scutata), žerušničník piesočný (Cardaminopsis arenosa), silenka obyčajná (Silene vulgaris). Stabilizované sutiny s väčšim množstvom pôdy vyhľadáva napríklad papraďovec kopijovitý (Polystichum lonchitis), jazyk jelení (Phyllitis scolopendrium), múrovník lekársky (Parietaria officinalis), mesačnica trváca (Lunaria rediviva).
V NP Nízke Tatry rastie väčší počet endemitov a reliktov nesmierne významných z odborného pohľadu. Večernica slovenská (Hesperis slovaca) a mach ochyrea tatranská (Ochyraea tatrensis) okrem Nízkych Tatier nerastú inde na svete, sú to nízkotatranské endemity. Významným endemitom zasahujúcim z Veľkej Fatry do NP Nízke Tatry je aj cyklámen fatranský (Cyclamen fatrense). Predpokladaným zvyškom flóry treťohôr (treťohorný relikt) je zvonček karpatský (Campanula carpatica), zvyškom flóry z obdobia ľadových období (glaciálny relikt) je napr. dryádka osemlupienková (Dryas octopetala). Oba vymenované druhy rastú i v Nízkych Tatrách. Rovnako v tomto území možno nájsť aj také rastliny, ktoré sa na Slovensku inde nevyskytujú, prípadne len veľmi vzácne. Patrí k nim kučeravec čiarkovitý (Cryptogramma crispa), lomikameň pozmenený (Saxifraga mutata), skalienka ležatá (Loiseleuria procumbens), alebo jazyčník sibírsky (Ligularia sibirica).