Флора национального парка Алханай изучена недостаточно. На его территории выявлено
600 видов сосудистых растений и 130 видов мхов.
Распределение растительности подчинено законам высотной поясности. Лесостепь, господствующая у подножия горного массива, сменяется лесным поясом, а выше — кедровостланиково-лиственничным редколесьем подгольцового пояса.
Некоторые часто встречающиеся растительные сообщества: кедровостланиково-лиственничное редколесье, лиственничные леса с подлеском из рододендрона даурского, смешанные леса (лиственнично-берёзовые, тополево-берёзовые), осоковые болота, сообщества степной растительности с различными ассоциациями, сообщества сорной растительности, прирусловые луга.
Около 180 видов растений широко используются в официальной и народной, в том числе восточной, медицине. В первую очередь это — родиола розовая, или Золотой корень, астрагал перепончатый, шлемник байкальский, ревень компактный, лофант китайский, вздутоплодник сибирский.
Из видов, занесённых в Красную книгу РФ, в парке распространены венерины башмачки, настоящий и крупноцветковый. Из уязвимых видов на территории парка встречаются также орхидея, венерин башмачок крапчатый, лилия пенсильванская, барбарис сибирский, лук алтайский, кувшинка четырёхугольная.