植生の面では、小辺路の大半が属する奈良県南西部の気候が寒冷ないし冷涼な山岳気候である[156][158]という条件に影響されている。小辺路の垂直断面[154]を見ると、熊野川河畔に降りる田辺市本宮町内を除けば最低地点でも標高約200メートル前後、最高地点が伯母子峠（1220メートル）および伯母子岳山頂（1344メートル）周辺であることから、小辺路の植物分布は奈良県史編集委員会による高度別植物分布[157]（表1）では丘陵帯、低山帯、山地帯に属している。
十津川・野迫川両村を含む地域は植物分類地理学上、伯母子山地植物地区と呼ばれる。伯母子山地植物地区は東を十津川渓谷、南北と西を和歌山県境稜線で画された地域を指し、神納川を境にさらに伯母子区および果無区に細分される[159]。この植物地区は北を高野山、南を熊野に接することから、これらの地方の植物もみられる[155]。
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伯母子岳山麓の神納川・川原樋川河岸ではシラカシ、アカガシ、コナラ、クマシデ、イヌシデやサカキが見られる[160]。800メートルあたりからはブナ林帯に入り、伯母子岳山頂周辺では、ブナ、ミズナラ、クマシデ、ヤシャブシ、オオカメノキなどの落葉広葉樹があり[160][161]、山頂部の樹木には風雪の影響による矮化が見られる[160]。低木ではシャクナゲ、コバノミツバツツジ、コウヤミズキ、草本類ではツルシロガネソウ、ヤマシャクヤクのほかにラン科植物が多い[160]。標高を下げるにつれ、スギ・ヒノキ植林地ないし、植林の伐採後に発達するアカマツ、リョウブ、コナラ等の二次林が多くなり、「いわば人の生活臭がしみこんだ」[162]景観をなしている。
蕨尾からの果無峠には照葉樹林帯が見られる。十津川河岸から集落までの急傾斜地にはコジイ、サカキ、カシ、アセビ、ウバメガシが生育し[163][164]、果無集落周辺からはアカマツ、コナラなどに、モミ、ツガ、ヒメシャラ、ホオノキなどを交えた二次林が広がる[164]。山口茶屋の屋敷跡の二次林には海岸性のタブノキやカクレミノが見られるが、これが鳥によって運ばれたものなのか住人が持ち込んだものなのかは不明である[165]。果無峠の一帯はブナを主とする夏緑林帯の自然林である[165]。
この他、特徴的なものとして高野山周辺で商品作物として栽培されていたコウヤマキ[166]が挙げられる。