La Riserva Naturale Orientata di Sassoguidano ricade nella fascia vegetazionale supramediterranea, ha una copertura vegetale composta da boschi misti a latifoglie decidue. Le zone più assolate e asciutte della riserva sono caratterizzate da un querceto xerofilo (con una predilizione per i luoghi assolati e aridi) a Roverella (Quercus pubescens) alla quale si associano altre piante arboree come il Ciavarello (Sorbus torminalis) l'Acero minore (Acer monspessulanum) e l'Acero campestre (Acer campestre) il cui legno viene utilizzato per la costruzione dei violini, l'Orniello (Fraxinus ornus) chiamato anche frassino della manna a causa della sua linfa zuccherina, la linfa estratta dal tronco praticando incisioni poco profonde nella corteccia  viene utilizzata dall'industria dolciaria. Nei versanti meno soleggiati e più freschi sono presenti boschi mesofili (con una predilezione per i luoghi freschi e ombrosi) dove alla Roverella si associa il Cerro (Quercus cerris) una quercia dalle foglie allungate profondamente lobate e dalle inconfondibili ghiande contenute in cupole a squame estroflesse dall'aspetto spinoso, il Carpino nero (Ostrya carpinifolia) specie che in alcune zone diviene la specie dominante, in queste formazioni boscate ricompaiono l'Acero campestre e l'Orniello.
La vegetazione presente lungo le sponde del torrente Lerna è costituita in prevalenza da una fascia arbustiva di salici (Salix spp.) a tratti compaiono macchie boscate formate da Pioppi neri (Populus nigra) Ontani neri (Alnus glutinosa) e da Pioppi tremoli (Populus tremula). Nella riserva è inoltre presente il Castagno (Castanea sativa) specie arborea impiantata dall'uomo, che per molti anni ha rappresentato un'importante fonte alimentare per la popolazione locale, alcuni esemplari di castagno di notevoli dimensioni si possono osservare nei pressi dell'oratorio di Sassomassiccio e della chiesa di Sassoguidano. Nei versanti esposti a settentrione dal clima fresco e umido crescono alcuni esemplari di Faggio (Fagus sylvatica) un albero dall' aspetto massiccio e dalla chioma molto ramificata.

Fra le  specie arbustive sono presenti il Nocciolo (Corylus avellana) i cui frutti, le nocciole, sono il cibo preferito di moscardini e scoiattoli, il Maggiociondolo (Laburnum anagyroides) dai fiori profumati di colore giallo, questa pianta è velenosa infatti i suoi semi contengono la citisina una sostanza che può provocare avvelenamento anche mortale, il Corniolo (Cornus mas) dai frutti rossi che maturano in tarda estate che negli anni passati venivano utilizzati per preparare marmellate dal gusto acidulo, anticamente i Greci e i Romani usavano il suo legno duro per costruire le aste delle lance e delle frecce.
Altri arbusti presenti sono il Biancospino (Crataegus monogyna) la Sanguinella (Cornus sangunea) il Sambuco (Sambucus nigra) il Pungitopo (Ruscus aculeatus) il Ginepro (Juniperus communis) arbusto che colonizza spontaneamente i terreni poveri, il Prugnolo (Prunus spinosa) i cui frutti di colore blu-nero vengono utilizzati per fare liquori e marmellate la Rosa canina (Rosa canina) e la Ginestra odorosa (Spartium junceum). 

La varietà delle piante erbacee presenti è notevole e numerose specie sono: rare, in pericolo di estinzione, protette, come nel caso del Cardo pallottola o del Giglio rosso o dell'Hottonia palustris una rara  pianta aquatica presente nello stagno di Sassomasiccio. Oltre alla già citata Hottonia palusris nello stagno si possono osservare altre idrofite, Ranunculus aquatilis, Potamogeton,Typha, Myriophyllum. Numerose sono le orchidacee, nei prati o nei boschi della riserva da Aprile ad Agosto si possono osservare: Anacampis pyramidalis, Orchis simia, Orchis morio, Orchis purpurea, Ophrys insectifera, Ophrys apifera, Serapias vomeracea, Cephalanthera rubra e altre ancora.
Nel sottobosco crescono la Primula (Primula vulgaris) Il Ciclamino (Cyclamen hederifolium) il Dente di cane (Erythronium dens-canis) l'Anemone dei boschi (Anemone nemorosa) varie specie di Viole (Viola spp.) la flora dei prati è composta da Trifoglio rosso (Trifolium pratense), Ranuncoli (Ranunculus spp.), Gerani selvatici (Geranium spp.), Fior di cucolo (Lychnis flos-cuculi),  Margheritoni (Leucanthemun vulgare), Tarassachi (Taraxacum officinale), Nontiscordardimè ( Mysotis arvensis), sulle pareti rocciose vegetano la Valeriana rossa (Centranthus ruber)  la Stellina purpurea (Asperula purpurea) il Semprevivo maggiore (Sempervivum tectorum), la Borraccina massima (Sedum maximum).