De eerste indruk die een bezoeker krijgt die de Groote Peel bezoekt is dat de variatie aan planten nogal beperkt is, gezien de overdadige aanwezigheid van pijpenstrootje en berk. De vegetatie bestaat over grote oppervlakten uit heideachtige vegetaties. Vooral waar restveen is achtergebleven is echter vrijwel overal pijpenstrootje de aspectbepalende soort. Op sommige plaatsen zijn ook struikheide en dopheide duidelijk aanwezig. Op enkele plaatsen is ook vossenbes en soms bosbes te vinden.
Als je beter kijkt, blijkt er veel meer de moeite waard te zijn:
Bossen
De bossen bestaan overwegend uit spontane opslag van zachte en ruwe berk. Vaak met een bijmenging van vuilboom, soms wat zomereik, zwarte els, grove den of ratelpopulier. In de overgangen naar natte, heide-achtige vegetaties komt ook vaak grauwe en geoorde wilg voor.
De bossen zijn vaak over enige oppervlakte gelijk van leeftijd, maar over het gehele gebied komen vrij grote variaties in leeftijd voor. Met name in de Astense Peel zijn natuurlijke berkenopstanden inmiddels plaatselijk in een vervalfase van de eerste generatie, zodat er een meer gevarieerde structuur ontstaat. Ook komt er dan meer dood hout voor en is de soortensamenstelling van de ondergroei doorgaans gevarieerder.
Naaldbos
Aan de randen van het terrein zijn in de jaren `50 en `60 van de vorige eeuw naaldbossen aangeplant voor houtproductie. Deze staan er nu nog steeds. Meestal gaat het om diverse soorten dennen (grove den, corsicaanse den, zeeden), in een enkel geval ook om fijnspar, douglas en larix.
Alleen bij het Steltlopersven zijn nog naaldbosjes in het centrum van het gebied aanwezig. Daarnaast zijn op sommige plaatsen in de randen van het terrein op zandgronden bosjes van zomereik aangeplant in dezelfde periode als de naaldbossen.
Beheer
Deze bossen hebben hoofdzakelijk een beheer dat bestaat uit niets doen, of zijn opgenomen in de paardenbegrazing (zuidoostrand). In het laatste geval hebben ze zeer weinig ondergroei.
Veenmossen
De verspreiding van veenmossen geeft een indruk van de mogelijkheden voor hoogveenregeneratie. Deze zijn vermoedelijk het grootst in de Ospelse Peel (dus ten zuiden van de Moostscheiding (globaal de provinciegrens).
Toch blijken de meest stabiele vegetaties zich vooral in het westelijke deel hiervan op te houden. Met name in het wandelroutegebied blijken de meer bijzondere vegetaties en plantensoorten als kleine veenbes, kleine en ronde zonnedauw, witte snavelbies en in mindere mate ook lavendelheide voor te komen. Hier komen momenteel ook weer plaatselijk drijftillen voor met lage bulten van vermoedelijk slank veenmos en wrattig veenmos.
Bijzondere plantensoorten
Op verschillende plekken in het Nationaal Park komen bijzondere plantensoorten voor.
In veenputten
In de veenputten groeien onder andere:
Veenmossoorten, zonnedauw, veenpluis, eenarig wollegras,witte snavelbies, blaasjeskruid en waterpostelein. Ook komt het zeldzame lavendelheide er voor.
Op heideterreinen
Op de nattere heideterreinen komt de gevlekte orchis, klokjesgentiaan en de grote wolfsklauw voor. In de Astense Peel komt de moeraswolfsklauw voor. Beide wolfsklauwsoorten staan op de Rode Lijst.
Ook komen er verschillende heidesoorten voor: struikheide op de droge delen en dopheide op vochtige plaatsen. Een minder algemene soort van de droge heide is klein warkruid. Ook deze soort komt voor op de Rode Lijst van hogere planten in Nederland.