Gotska Sandön domineras av tallskog, som på många ställen har antagit eller är på väg mot ett naturskogstillstånd. Skogen är på många håll jämnårig och enskiktad, men död ved i form av stående träd, högstubbar och lågor förekommer relativt rikligt. På grund av begränsad tillgång på vatten och näring och ett tätt markskikt är skogens tillväxt långsam. I markskiktet växer övervägande ljung, kråkbär, lingon, bägar-lavar, väggmossa, kvastmossa och husmossa. Även linnéa, pyrola-arter, knärot och spindelblomster förekommer.
TALLSKOG
På delar av ön har tallskogen vuxit sig mycket tät. Här och var finner man före detta solitärt växande träd, både levande och döda, som idag skuggas av yngre vedvegetation. Stora delar av skogen är dock ganska gles, både på grund av bristen på näring och vatten, den ofta kompakta markvegetationen och att det fortfarande finns områden med rörlig sand där återväxten försvåras.
Dendrokronologiska undersökningar visar att skogsbränder har inträffat vid 30 tillfällen sedan 1487. Merparten av bränderna inträffade på 1500- och 1600-talet och anlades troligen av människan för att förbättra ljungbetet åt fåren. De senaste inträffade 1880 då stora delar av östra Sandön brann, och 1917 då ett mindre parti av den sydöstra delen brann. Än idag kan man hitta förkolnade torrakor och träd med brandljud (invallningar på stammen som bildas när trädet ”reparerar” en skada) som vittnar om skogsbrand. Bränderna tros inte ha lett till någon omfattande sandflykt, eftersom marken sällan blottläggs helt vid skogsbrand och kvarstående döda träd och nedfallna grenar hjälper till att binda sanden. Föryngring av skogsbeståndet och en ökning av mängden död ved, som främst gynnar vedinsektsfaunan, är de viktigaste effekterna av skogsbränderna på Gotska Sandön. Kanske är det också upprepade bränder som har gjort granen så sällsynt på ön.
Avverkningar har också satt sina spår i skogen. På 1820-talet inleddes en intensiv period av avverkningar som med några avbrott fortsatte fram till 1940-talet. Mycket av timret skulle gå till båtbygge, vilket innebar att de grövsta, högsta och rakaste tallarna fälldes. På 1920-talet ”städades” delar av skogen i den tidens anda genom gallring av skadade och döda träd. Sedan 1940-talet har endast enstaka avverkningar skett, den senaste 1966.
LÖVSKOG
Lövskog eller lövdungar förekommer endast på ett 20-tal mindre områden på Sandön. Störst är Stora Idemoren (mor betyder lövskog på Fårömål) söder om fyrbyn. Lövskogspartierna växer i allmänhet i svackor i terrängen där grundvattnet finns närmare markytan. Artsammansättningen varierar. I träd- och buskskiktet finns bland annat asp, hassel, ek, tall, oxel, idegran, sälg, rönn, björk och en representerade. Markskiktet är generellt betydligt artrikare än i tallskogen, och även här varierar artsammansättningen från plats till plats. Några exempel på arter är blåsippa, myska, hässlebrodd, skogskovall, örnbräken, ekorrbär, mjölon, skogsviol, sårläka, vispstarr, kruståtel, stenbär, linnéa och backvicker. Bland orkidéer kan nämnas vit skogslilja, röd skogslilja, nattviol, nästrot, tvåblad och johannesnycklar. Den vita och röda skogsliljan bildar ibland en hybrid med rosa blommor, kallad hybridskogslilja.
STRÄNDER
Närmare stranden, på öns västra och nordöstra sida, ligger den flacka, klapperstenstäckta burgen. Den ligger i allmänhet mellan randdynen inåt land, som ofta är bevuxen med tall, och den grå dynen som består av urlakad sand med lågt näringsinnehåll. Burgens markskikt är relativt artfattigt. På klapperstenarna växer skorplav, på kalkstenarna kan man finna orange praktlav, och på de sandiga delarna växer främst lavar, mossor och borsttåtel. Mjölon, gul fetknopp, fältsippa och backtimjan förekommer också, liksom kattfot på burgen innanför Norra Sidan.
Den grå sanddynen påverkas sällan eller aldrig av havets vågor och är urlakad på näringsämnen. Den är ofta helt eller delvis täckt med vegetation; vanliga arter är borsttåtel, sandstarr, renlavar och mossor med inslag av enstaka tuvor med sandrör. I vissa sänkor i den grå dynen är marken fuktigare. Här ökar näringshalten tack vare tillförseln av förna från dynens sidor, och det grunt liggande grundvattnet medför en högre kalkhalt. Detta gör att örtvegetationen blir rikare med exempelvis majviva, skogsnycklar, purpurknipprot och kärrknipprot. Den största dynvåtmarken har varit Yttre dynkärret som numera är nästan helt översandat. I Inre dynkärret på södra delen av Bredsand blommar majvivorna i tusental om våren.
SANDDYNER
Utanför den grå sanddynen finns den vita sanddynen, som till stora delar består av naken rörlig sand. Här är näringshalten högre än i de urlakade grå dynerna, särskilt närmast havet där tång ibland driver in och gödslar marken. Vegetationen domineras av det sandbindande gräset sandrör. När sandröret översandas stimuleras tillväxten, sandröret växer högre, vinden deponerar ytterligare sand som binds av sandröret som växer ytterligare, och så vidare. Sandröret och vinden bygger på sina håll upp sanden i upp till fem meter höga dyner med kraftig lutning mot sjösidan och flackare läsida.
På de vita dynerna växer förutom sandrör exempelvis strandråg, strandvial, sandstarr, strandkål och martorn, en rödlistad art som har minskat kraftigt i utbredning och antal under 1900-talet. Salttåliga arter som kan växa närmare strandlinjen är till exempel saltarv, sodaört, marviol och strandmålla. Den mycket sällsynta näbbtrampörten växer också på stranden och påträffas främst på öns norra kuststräcka. Vejde förekommer på stenigare strandavsnitt som i strandbranten vid Hamnudden och vid Högaland.
STRANDSLÄTTER
Längs med delar av kusten sker en gradvis igenväxning av ytor som tidigare varit nästan helt öppna. Detta är kanske tydligast på burgarna på Bredsands udde, där glest växande tallskog under de senaste 20 åren har spridit sig allt närmare stranden och idag täcker åtskilliga hektar som tidigare har varit öppna. Sandflykt hindrade tidigare träd från att etablera sig här. Även på de grå och vita dynerna har tall börjat sprida sig.
ÄNGEN
Några mindre ängsmarker finns fortfarande kvar på Sandön. Kapellänget söder om fyrbyn växte igen under några årtionden, men har röjts och hävdas nu årligen med slåtterbalk av Gotska Sandöns Hembygdsförening. Här växer glest stående ek, hassel, en och idegran, och i markskiktet bland annat vitsippa, blåsippa, gulmåra, ängskovall, teveronika, smörblommor, fältsippa, vårbrodd, vårvicker, johannesört, fårsvingel, femfingerört, gråfibbla och liten blåklocka. Öns största idegran med en omkrets på cirka 155 centimeter växer i Kapellänget, öster om den gjutna dammen. På områdets ekar växer lunglav, en art man vanligtvis finner på ask och alm.
ÅKERMARK
Den öppna marken vid Gamla gården, som slås även den, har tidigare varit åker och ängsmark vilket avspeglas i floran. Här växer till exempel rölleka, teveronika, harklöver, backglim, ängssyra, fältsippa, solvända, åkervinda, blodrot, förgätmigej och väddklint. I den kringliggande skogen finns ännu spår efter tidigare bete i form av exempelvis gamla enar, dikesrester och ett förhållandevis stort inslag av lövträd och örter.
TORRÄNGAR
Torrängarna vid Hamnudden uppvisar en riklig flora med bland annat mandelblom, fältsippa, ängsviol, sandviol, skatnäva, nagelört, smultron, backtrav, solvända, gråfibbla, knölsmörblomma, gullusern, puktörne, backvial, pimpinell, fältmalört, getrams, backtimjan, axveronika, låsbräken, harmynta, humlelusern och den sällsynta luddvedeln. Här växer också timjansnyltroten, som troligen har sin nordligaste lokal i världen på Gotska Sandön. Timjansnyltroten saknar klorofyll och lever som en parasit på rötter av backtimjan.
