У рослинному покриві "Медоборів" найбільші площі займають лісові угрупування – понад 90%. За складом це широколистяні дубово-грабові, грабово-дубово-ясенові, а також грабово-букові, кленово-ясенові, чисті дубові, букові і грабові деревостани. Останні займають значні площі. У підліску переважають бруслини бородавчаста та європейська, ліщина звичайна, свидина кров’яна, гордовина, глід, трапляються смородина чорна, аґрус відхилений. Трав’яний покрив лісів має різну густоту залежно від типу лісу та зімкнутості деревостану. Його утворюють яглиця звичайна, осока волосиста, підмаренник запашний з участю копитняку європейського, зірочника ланцетолистого, підлісника європейського, анемон жовтецевої та дібровної, герані темної, фіалок, рівноплідника рутвицелистого, медунки темної, купин багатоквіткової та широколистої, жовтеців шорсткого та кашубського, переліски багаторічної, папоротей, зубниць залозистої та бульбистої.
Особливу цінність становлять ділянки степової, лучно-степової та наскельно-степової рослинності з рідкісними формаціями осоки низької, ковил волосистої та пірчастої. Тут, крім характерних степових, росте багато волино-подільських ендемічних та погранично-ареальних видів: шавлія кременецька, шавлія подільська, змієголовник австрійський, ясенець білий, молочай волинський, зіноваті біла, подільська та Блоцького, відкасник осотовидний.
Сприятливі кліматичні умови, а також різноманітність експозицій і крутизни схилів сприяють формуванню багатої флори.
Флора заповідника нараховує 90 видів ґрунтових водоростей, 189 видів водоростей водойм, мохоподібних – 161 вид, лишайників – 188, грибів – 1037 видів. Загалом на території заповідника підтверджено зростання більше 1100 видів вищих судинних рослин із значною часткою рідкісних, ендемічних, реліктових і погранично-ареальних, з яких більше 90 є регіонально рідкісними, 42 занесено до Червоної книги України, 5 – до Світового Червоного списку, 6 – до Європейського Червоного списку, 5 – під охороною Бернської конвенції. Місцева флора багата медоносними, лікарськими та вітамінними рослинами.
