Aufgrund seiner Vielfalt an Lebensräumen beherbergt der Naturpark Obere Donau eine große Anzahl an Pflanzenarten. Zählungen gehen hier von über 900 verschiedenen Arten allein im Donautal aus, zählt man die Arten, die auf der Albhochfläche, am Albtrauf oder in den von den Eiszeiten überprägten südlichen Teilen des Naturparks vorkommen hinzu, sind es mit über 1000 verschiedenen Arten noch einige mehr.
Besonders reich an teilweise sehr seltenen Pflanzengesellschaften und einzelnen Arten sind die steil aus dem Wald ragenden Felsmassive des Donautals, sowie einiger Seitentäler. Die hier herrschenden extremen Standortsbedingungen, mit großen Temperaturschwankungen, wenig durchwurzelbarem Substrat, starker Sonneneinstrahlung und geringem Wasserangebot, bieten Rückzugsraum für eine ganz besondere, seltene Pflanzenwelt mit einem hohen Anteil an sogenannten Reliktarten. Diese Zeugen aus vergangenen Klimaepochen, wie beispielsweise den Eiszeiten, haben ihr heutiges Hauptverbreitungsgebiet in Gebieten wie z. B. den Alpen. Andere Pflanzenarten wiederum entstammen völlig anderen Klimaregionen, wie z. B. dem Mittelmeerraum. Besonders bemerkenswerte Lebensräume stellen die waldfreien Felsköpfe, mit ihren als Steppenheide bezeichneten Vegetation aus Hochstauden, niedrigen Kräutern und Gräsern, sowie Moosen und Flechten, dar. Vor der Waldrodung durch den Menschen waren sie, neben den im Naturpark sehr seltenen Moorgebieten, Blockhalden, Flussuferbereichen und Kiesbänken, die einzigen waldfreien Bereiche.
