На территории природного парка произрастают 1800 видов растений, относящихся к 469 родам и 99 семействам. Из них 68 видов занесены в Красную книгу Волгоградской области. Наибольший интерес представляют первоцветы, эфемеры и эфеме­роиды. Здесь произрастают пион тонколистный, тюльпан Шренка, брандушка русская, ирис карликовый, ирис безлис­тый, адонис Волжский, бельвалия сарматская и др.

Степи по площади преобла­дают в составе естественного растительного покрова природно­го парка. Луговые степи встреча­ются в основном на северном пределе парка. Здесь они занимают значительные площади от 20-60 до 350- 400 га. Все фитоценозы граничат с древесными сообществами. В соста­ве самих степей довольно часто присутствуют не­высокие деревья, кусты.

Древесно-кустарниковая растительность образована байрачными и нагорными (дубовыми, кленовыми, тополевыми), пойменными (ивовыми, тополевыми и ольховыми) лесами, насаж­дениями сосны на песках в противоэрозийных целях. Участки, лишен­ные растительности, разбросанные по всей территории парка, представляют собой в основном овражные обвалы, меловые обнажения и редко обнаженные пески. Также встречаются массивы естественного и искусственного происхождения ленточной поймой и отдельными колками.

Байрачные леса располо­жены в правобережье Хопра по склонам глубоких балок и оврагов и отдельными масси­вами (Шакинская дубрава) на довольно значительной площади.