Flora i mykobiota Urozmaicona rzeźba terenu, różnorodność siedlisk i mikroklimatów, długa historia rozwoju tutejszej flory (w plejstocenie nie było tutaj zlodowacenia), spowodowały, że mimo niewielkiej powierzchni parku jego flora jest bardzo ciekawa i zróżnicowana. Najciekawsza roślinność występuje w Masywie Trzech Koron z Wąwozem Szopczańskim i na niedostępnej północnej ścianie Smolegowej Skały.
Na obszarze PPN występuje 1100 gatunków roślin naczyniowych, w tym 2 endemity: pszonak pieniński i mniszek pieniński. Występuje tutaj zaskakująco dużo, bo aż 167 gatunków roślin górskich, mimo że Pieniny mają niedużą wysokość. Opisano także ponad 400 gat. glonów, 230 gat. mchów, 550 gat. grzybów kapeluszowych, ponad 400 gat. porostów i ciągle opisywane są nowe gatunki. Osobliwościami, które na terenie Polski występują wyłącznie w Pieninach są także: pienińska odmiana bylicy piołunu, chaber pieniński, złocień Zawadzkiego czy jałowiec sabiński (poza Pieninami nie występuje nigdzie indziej w Karpatach Zachodnich). Tawuła średnia oprócz Pienin występuje jeszcze tylko w Bieszczadach. Osobliwością jest również reliktowa sosna, występująca w endemicznym zespole Calamagrostio variae-Pinetum.