Doliny niewielkich cieków i wilgotne zagłębienia terenu, w szczególnie w południowej części parku, porastają płaty lasy łęgowego.
Katowicki Park Leśny obejmuje ślady historycznej Puszczy Śląskiej, tzw. Górnych Lasów Pszczyńskich. Park ten wchodzi także w skład leśnego pasa ochronnego Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego.
W szacie leśnej Katowickiego Parku Leśnego dominują lasy mieszane z dominacją dębu, brzozy i sosny oraz lasy łęgowe. W podroście rośnie jarzębina, kruszyna, bez czarny i bez koralowy, a do częstych składników runa należą: skrzyp leśny, zawilec gajowy, gajowiec żółty, kokoryczka wielokwiatowa, dąbrówka rozłogowa oraz różnych gatunków trawy. Inne, rzadziej spotykane w Katowickim Parku Leśnym gatunki to m.in.: czworolist pospolity, kozłek bzowy, zachyłka oszczepowata, kopytnik pospolity, konwalia majowa i czyściec leśny.
mały|Staw Kajakowy (2024)
Roślinność wodna i nawodna rozwinięta jest przede wszystkim wokół najsłabiej użytkowanych stawów, zlokalizowanych w części południowej parku. Do pospolitych roślin towarzyszących zbiornikom należą: pałka szerokolistna, trzcina pospolita, manna jadalna, żabieniec babka wodna, ponikło błotne, przetacznik bobowniczek i przetacznik bobownik.