Богатая ландшафтная мозаика обуславливает и высокое разнообразие растительного мира государственного заповедника «Шульган-Таш». Заповедник сохраняет высокое биологическое и ландшафтное разнообразие, благодаря эффективной охране, поскольку на сопредельной территории развиты браконьерство, неорганизованный туризм, выпас скота и рубки леса.
Во флоре заповедника зарегистрировано 874 вида высших сосудистых растений, 233 – мхов, 264 – лишайников, 404 вида грибов, 206 видов водорослей и цианобактерий. 14 видов растений относятся к Красной книге России, 32 – Башкортостана.
Растительность заповедника разнообразна и мозаична, поскольку горный рельеф формирует широкий спектр местообитаний. Ведущие факторы дифференциации растительности – климат, рельеф и речная сеть.
По долинам рек (Белая, Нугуш, Кужа) и многочисленных ручьев 
узкими лентами тянутся черемухово-ольховые или ивовые уремы – приречные древесно-кустарниковые сообщества, относящиеся к интразональной растительности. Урема труднопроходима, с мокрой и вязкой почвой, с густым кустарником, переплетенным хмелем. В иные годы здесь много ягод черемухи, смородины, шиповника. В пойменных лесах заповедника нередки тополь черный – осокорь, вяз гладкий, крушина ломкая.
Безлесые места в поймах ручьев и рек занимают мощные дягильники – практически одновидовые заросли мощного дудника лекарственного. Дягиль – важнейший из травянистых медоносов и вспомогательный корм бурого медведя. Влажные участки поймы местами заняты злаково-разнотравными лугами.
Нижние террасы рек поросли увлажненными смешанными лесами, в которых преобладает береза и осина, но становится больше сосны. Сосны возвышаются над общим пологом, напоминая о более мощных древостоях в прошлом. Пышный травостой состоит из лесного высокотравья, луговых и лугово-болотных растений, над папоротниками возвышаются борец высокий, какалия копьевидная, колокольчик крапиволистный.
В нижних частях крутых склонов северных экспозиций по берегам рек Кужа и Нугуш встречаются островные участки ельников – реликтов раннего голоцена, эти редкие сообщества представляют собой участки горной темнохвойной тайги на южной границе своего распространения на Урале.
Более высокие речные террасы, шлейфы гор, небольшие покатые возвышенности и межгорные плоские понижения покрыты иными лесами. Их флора и структура различны.
В низкогорьях преобладают березняки и осинники, в которых теневыносливые лесные травы соседствуют с луговыми. Весной под пологом деревьев цветут розовато-лиловые чины, синие медуницы, бледно-желтые крупночашечные примулы, голубеют фиалки.
В северной части заповедника средние и верхние части склонов разных экспозиций одеты злаково-разнотравными сосняками. На богатых и оптимально увлажнённых почвах у основания склонов встречаются неморальнотравные сосняки с примесью липы, клена, вяза гладкого, дуба. Редка встречается лиственница. Эти леса – переходная ступень от светлохвойных насаждений к широколиственным.
На месте ранее сведенных человеком лесов сформировались луга, слагаемые восточноевропейскими и сибирскими видами. В 
зависимости от условий увлажнения и длительности существования луга имеют то лугово-лесной, то луговой, то остепненный характер. В травостое господствуют разнотравье и бобовые. На лесных лугах сохранилось много опушечных видов: живокость высокая с ярко-синими соцветиями, скерда сибирская с желтыми крупными корзинками, много борщевика сибирского, реброплодника уральского (по-башкирски, «курая»), володушки золотистой, серпухи венценосной, борца высокого, чемерицы Лобеля.
Среди высокотравья растут лугово-лесные злаки: коротконожка перистая, вейник тростниковидный, пырей ползучий, ежа сборная, тимофеевка луговая, овсяница луговая, реже – лисохвост луговой и щучка дернистая. Старые сенокосные луга, особенно обширные на ровных межгорных пространствах, постепенно теряют свою флористическую общность с лесом.
В них господствуют типичные луговые злаки и многоцветное луговое разнотравье. Луга заповедника существуют длительное историческое время и стали важным компонентом его природного комплекса и фактором биоразнообразия. Их исчезновение привело бы к утрате ряда видов растений и животных, ухудшению кормов и базы бурзянских пчёл, изменило бы богатые луговые почвы с их особым комплексом беспозвоночных и землероев и сделало бы ландшафт заповедника однообразнее.
Западные и юго-западные увлажненные ветры, близость крупной реки, особенности рельефа, климата и почв, обусловили произрастание в заповеднике широколиственных лесов. Низкогорья и межгорные понижения здесь заняты дубравами с примесью березы и изредка сосны. В подлеске обычна карагана кустарниковая. Богатый травяной покров дубрав образуют вейник тростниковидный, папоротник-орляк, володушка длиннолистная, наперстянка крупноцветковая, скерда сибирская и другие виды широкотравья.
Кроме дубрав в низкогорье распространены смешанные широколиственные леса из липы, клена, дуба, вяза, в которых рассеяны береза, осина и сосна. В подлеске обычны рябина, черемуха, жимолость лесная. Эти леса поднимаются в среднюю часть склонов, занимают средней высоты вершины. Под густым древесным пологом растут теневыносливые травы – звездчатка дубравная, копытень европейский, подмаренник душистый и др. Верхние части склонов и вершины хребтов заняты изреженным дубовым криволесьем с невысокими (до 10-12 м) деревьями. В них обычны также рябины и низкие раскидистые липы. В типичном для дубрав травостое на участках с липой появляются спутники широколиственных лесов: звездчатка дубравная, копытень европейский, подмаренник душистый, медуница мягчайшая, бор развесистый и др.
С низкорослыми дубняками соседствуют кленово-ильмовые леса. Их небольшие участки типичны для юга заповедника. Кленово-ильмовые леса светлее, чем дубняки, в них больше светолюбивых трав. Для этих сообществ лесов характерны вейник наземный, борщевик сибирский, скерда сибирская, орляк, володушка длиннолистная.
Остепненные луга в заповеднике занимают крутые южные склоны речных долин, каменистые и скальные участки. Они развиваются в экстремальных температурных условиях: вегетация начинается в начале апреля, когда весь лес утопает в снегу, всходы переносят морозы до -16 ºС. Летом температура каменистой почвы превышает 60 ºС. Остепненные луга богаты видами и очень красочны в первой половине лета. В них обычны карагана кустарниковая, вишня степная, спирея городчатая, ракитник русский. На выходах скальных пород – участки каменистой степи с обычными для Южного Урала петрофитами.
Заповедная флора «Шульган-Таша» богата пищевыми, лекарственными и медоносными растениями. Старовозрастные широколиственные леса из клена и липы и разнотравные луга формируют медоносную базу бортевого и пасечного пчеловодства на основе аборигенной популяции бурзянской бортевой пчелы.