一、植被類型
三江源區植被類型有針葉林、闊葉林、針闊混交林、灌叢、草甸、草原、沼澤及水生植被、墊狀植被和稀疏植被等9個植被型，可分為14個群系綱、50個群系。
森林植被以寒溫性的針葉林為主，主要分布在三江源區的東部、東南部，屬於我國東南部亞熱帶和溫帶向青藏高原過渡的山峽區域。主要樹種有川西雲杉、紫果雲杉、紅杉、祁連圓柏、大果圓柏、塔枝圓柏、密枝圓柏、白樺、紅樺、糙皮樺。
灌叢植被主要種類有杜鵑、山柳、沙棘、金露梅、錦雞兒、鏽線菊、水荀子等。草原、草甸等植被類型主要植物種類為蒿草、針茅草、苔草、鳳毛菊、鵝觀草、早熟禾、披鹼草、芨芨草以及藻類、苔蘚等。
植被類型的水平帶譜和垂直帶譜均十分明顯。水平帶譜自東向西依次為山地森林、高寒灌叢草甸、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠。沼澤植被和墊狀植被則主要鑲嵌於高寒草甸和高寒荒漠之間。高山草甸和高寒草原是三江源地區主要植被類型和天然草場，高山冰緣植被也有較大面積分布。
二、植物區系
三江源區植物區系屬泛北極植物區。源區的瑪多、雜多、治多、曲麻來縣和格爾木市的唐古拉山鄉(大致為源區的西部)的植物區系屬青藏高原植物亞區的唐古特地區，主要由東亞中國—喜馬拉雅和中亞區系衍化而來，在高原環境下特化的本地特有種組成。源區其它地區的植物區系則屬中國—喜馬拉雅森林植物亞區的橫斷山脈地區，垂直分布明顯，是世界高山植物最豐富的區域。
三江源植被區系以北溫帶成分為主，因受凍土地貌、高海拔和高原氣候的影響，大多數地區植被區系成分簡單，群系內部組成較為單一，多為單優勢結構，建群種和優勢種明顯，伴生種不多，適應高寒半溼潤環境的高寒草甸得到了最廣泛發育。植被的原始性和脆弱性十分突出，部分地區仍保持原始狀態。
三、植物種類
三江源區的野生維管束植物有87科、471屬、2238種，約佔全國植物種數的8%，其中種子植物種數佔全國相應種數的8.5%。在471屬中，喬木植物11屬，佔總屬數的2.3%；灌木植物41屬，佔8.7%；草本植物422屬，佔89%，植物種類以草本植物居多。
保護區內有國家二級保護植物有油麥吊雲杉、紅花綠絨蒿、蟲草3種，列入國際貿易公約附錄Ⅱ的蘭科植物31種；青海省級重點保護植物34種。