Природный комплекс заповедника типичен для южно-таёжной подзоны и является эталоном первичного биогеоценотического покрова обширной области моренного рельефа центральной части Русской равнины. Здесь сохранился единственный в Европе комплекс южнотаёжных ельников, не затронутых рубками. В структуре растительного покрова он занимает доминирующее положение (47 % площади). В сложных ельниках, раскинувшихся на хорошо дренированных холмах и никогда не подвергавшихся рубкам, встречаются огромные ели, достигающие сорокаметровой высоты. Во втором ярусе разместились липа, ильм, ясень, дуб. Наибольшие площади занимают ельники зеленомошные, по долинам рек и ручьёв — приручьевые ельники. Около 40 % лесного массива занимают березняки и осинники, возникшие в результате вывалов и пожаров. Сосняки произрастают на 10 % площади заповедника и представлены заболоченными сообществами с низкопродуктивными древостоями. Черноольховые леса (1—2 %) расположены в долинах рек и ручьёв. Около пятой части заповедника занимают сфагновые болота, самое крупное из них, Катин мох, имеет площадь почти три тысячи гектаров. Верховые сфагновые болота занимают около 4 % площади заповедника.