Mljetske šume najčešće tvori alepski bor te su među najljepšim i najočuvaniljim šumama tog tipa na Sredozemlju. Na Mljetu se mogu naći i brojne endemske biljke: dubrovačka zečina, jupiterova brada i drvenasta mlječika. Šuma, posebno bujna na području oko Velikog i Malog jezera, spušta se do samog mora s kojim čini savršen sklad. Makiju čini vazdazeleno, teško prohodno nisko raslinje. Osim šume i makije postoje i druga staništa kao što su strme i visoke obalne stijene te bilje obalnih grebena.
Od ukupne površine Parka 90 % je obraslo šumom. Najveci dio šumskih površina pripada šumama alepskog bora (Pinus halepensis) donesenim na otok za vrijeme Grka. Drvo je visoko do 20 metara. Deblo i grane su često zakrivljene. Krošnja je kuglasto-piramidalna, a u starosti se razvija nepravilno. Kora je sivkasta. U mladosti je glatka, a kasnije crvenosmeđa, izbrazdana. Korijenov sustav je veoma razgranat te je često razvijen samo u površinskom sloju, uglavnom zbog tipa tla na kojem raste pa su ova stabla podložna vjetroizvalama. Pupovi su izduženo valjkasti, sa slobodnim, tamnim ljuskama, koje su bijelo obrubljene. Pupovi nisu smolasti. Iglice (četine) su plavičastozelene do svjetlozelene boje. Nalaze se po 2 (rijetko i 3) u čuperku. Duge su 6 do 10 cm, a debele oko 0,7 mm. Nježne su i obrazuju male kitice na vrhu izbojaka. Cvijetovi su jednospolni. Muški cvjetovi su valjkasti, crvenosmeđe boje. Ženski cvjetovi se javljaju u osnovama ovogodišnjih izbojaka, na dugim drškama. Nalaze se svuda, posebno na toplijim prisojnim terenima, a najbujnije su na širem području oko Velikog i Malog jezera.
Drugu šumsku zajednicu čine šume hrasta crnike ili česvine (Quercus ilex). To je stablo široke i oble krošnje. Kora je debela tamno siva i ispucana. Listovi su kožasti, dugi do 7 cm, s kratkom peteljkom, tamno zelene boje. Plod je žir. Značajniji očuvani lokaliteti jesu Velika dolina, Valakija, Planjak i Knežepolje.
Iz primarnih fitocenoza, tj. iz navedenih šuma degradacijom su se razvili niži oblici vegetacije kao što su makije, garizi i kamenjare. Crniku u mljetskoj makiji najčešće prate zimzelene listače kao npr. planika (Arbutus unedo), zelenika (Phillyrea media), veliki vrijes (Erica arborea), trišlja (Pistacia lentiscus), mirta (Myrtus communis) i lemprika (Viburnum tinus), a katkad i rogač (Ceratonia siliqua), divlja maslina (Olea oleaster), lovor (Laurus nobilis) i dr.
Od četinjaca su u ovdašnjoj makiji zastupljene smrika ili šmrijek (Juniperus oxycedrus) i somina (Juniperus phoenicea). Planika je zimzeleni grm ili maleno drvo koje može narasti do 10 m. Plodovi planike nazivaju se maginje, a njeni listovi podsjećaju na listove lovora. Zelenkastobijeli cvjetovi razvijaju se u bogatim i lijepim grozdastim cvatovima. Plodovi su narančastocrveni i okrugli. Na površini su neravni i posuti gusto smještenim bradavicama. Maginje imaju slatkast okus – sadrže oko 16 % šećera (pretežno fruktoze), organske kiseline (najviše jabučne), pektinske tvari, a u prezrelim plodovima ima i alkohola (0,5 %). Naše primorske maginje vrlo su bogate vitaminom C. Listovi planike mogu se upotrijebiti kao začin umjesto lovora.
Neke od ostalih važnijih biljnih vrsta na Mljetu su:
Broć (Rubia) – rod dikotiledonih kritosjemenjača iz istoimene porodice (Rubiaceae). Obuhvaća 38 vrsta, od kojih je najpoznatija Rubia tinctorum (narodna imena: obični broć, broć). Naziv roda potiče od latinskog pridjeva ruber (crven), jer se korijen biljaka običnog broća koristi za dobijanje crvene boje za bojenje tekstila, najčešće vune. Broćevi su višegodišnje zeljaste ili polu-drvenaste penjačice ili puzavice, najčešće sa zimzelenim listovima. Cvjetovi su hermafroditni, sakupljeni u cimozne cvasti koje izrastaju iz lisnih pazuha. Plod broća je sočna bobica.
Bljušt (Tamus communis) – višegodišnja povijuša iz familije Dioscoreaceae. Biljka može narasti 2-4 metra.
Bušin (Cistus ladanifer) – maleni je grm s velikim bijelim cvjetovima koji nalikuju na čašicu. Biljka daje oleorezinu iz listova pod nazivom labdanum i eterično ulje koje se dobiva destilacijom listova i grančica. Ulje se koristi u aromaterapijskim tretmanima, ali je vrlo značajna i njegova uloga u parfemskoj industriji.
Crni jasen (Fraxinus ornus) – listovi su neparno perasto sastavljeni. Drvo je tvrdo i koristi se u izradi namještaja, brodova, glazbenih instrumenata, za ogrjev itd. Cvjetovi su dvospolni ili jednospolni i jednodomni, skupljeni u sastavljene paštitce. Ocvijeće je najčešće sastavljeno od 4 latice, kod nekih vrsta 2 ili ih nema. Plod je okriljeni oraščić – perutka. Oprašivanje je pomoću kukaca.
Kadulja (Salvia officinalis) – višegodišnja polugrmovita biljka visine 30 do 60 cm jakog korijena. Donji dijelovi stabljike su drvenasti, a gornji zeljasti. Listovi su dugački, ovalnog oblika, a cvjetovi tamnoljubičaste boje. Raste divlje, ali se i uzgaja. Kadulja je ljekovita biljka, ali se koristi i kao začin.
Lemprika (Viburnum tinus L.) je grm visok do 3 m, tamnozelenih listova. Cvate u nakupinama malih bijelih cvjetova. Plod je 3-4 mm dugačka, jednosjemena, usko jajasta, pri vrhu ušiljena, tamnoplava, metalno sjajna, slabo sočna koštunica; dozrijeva u jesen 1. godine. Sjemenke su ovalne, nepravilno izbrazdane, plavkaste.
Najvažnije biljne vrste unutar Parka:
- Alepski bor – Pinus halepensis Mill.
- Bljušt – Tamus communis L.
- Broć – Rubia peregrina L.
- Bušin – Cistus sp.
- Ciklama – Cyclamen neapolitanum Ten. i C. repandum S.S.
- Crnika, česvina – Quercus ilex L.
- Crni jasen – Fraxinus ornus L.
- Kadulja – Salvia officinalis L.
- Kozja krv – Lonicera sp.
- Drvenasta mlječika – Euphorbia dendroides L.
- Dubrovačka zečina – Centaurea ragusina L.
- Jupiterova brada, ranjenik – Anthyllis barba jovis L.
- Veliki pelin – Phlomis fruticosa L.
- Kozlac – Arum italicum Mill. i A. maculatum L.
- Lemprika – Viburnum tinus L.
- Lovor – Laurus nobilis L.
- Maslina divljaka – Olea oleaster Fiori
- Medunac – Quercus pubescenes Wild.
- Orhideje – Orchis sp.; Ophrys sp.; Serapias sp.
- Planika – Arbutus unedo L.
- Somina – Juniperus phoenicea L.
- Šmrijek – Juniperus oxycedrus L. i J. macrocarpa S.S.
- Šparoga – Asparagus acutifolius L.
- Tetivika – Smilax aspera L.
- Veliki vrijes – Erica arborea L.
- Zelenika – Phillyrea latifolia L.
Biljne vrste koje se pojavljuju samo izvan Parka:
- Hlapinika – Calycotome infesta Guss.
- Oštrika, prnar – Quercus coccifera L.
- Pinj – Pinus pinea L.
- Uskolisna zelenika – Phillyrea angustifolia L. i P. media L.