Территория Полистовского заповедника располагается в северной части полосы хвойно-широколиственных лесов, однако особенности геоморфологического строения и почвенного покрова южной части Приильменской низменности накладывают свой существенный отпечаток на характер растительности. Выровненная поверхность почвообразующих пород, обилие ленточных глин и слабая дренированность территории обуславливают не только высокую степень заболоченности, но и широкое распространение чисто еловых лесов и незначительную долю широколиственных пород. Типичные хвойно-широколиственные леса Полистовского заповедника, как правило, приурочены к повышенным элементам рельефа, либо к относительно хорошо дренированным участкам вдоль речных долин. Столь же неоднороден состав нижних лесных ярусов.

Леса минерального побережья Полистовского заповедника, так же, как и леса близких к нему минеральных островов внутри болота, в течение последних многих столетий неоднократно вырубались, а большая часть расчищенных пространств распахивалась или использовалась как сенокосы (т. к. природные пойменные луга на прилегающей территории имеют крайне ограниченное распространение). Однако к началу ХХ столетия минеральное побережье Полистовского болота представляло собой значительный по площади пояс лесов. С начала 20-х и до начала 40-х годов большая часть этой территории была вырублена (в частности, были вырублены почти все леса на минеральных островах в южной и западной частях болота). Интенсивные рубки леса продолжались и до настоящего времени, хотя запасы спелой древесины на этой территории были уже весьма невелики.
Полистово-Ловатский болотный массив относится к Ладожско-Ильменско-Западнодвинской провинции олиготрофных грядово-мочажинных торфяников зоны выпуклых олиготрофных торфяников (Кац 1948). Массив занимает значительную часть водораздела рек Полисти и Ловати и по своей морфологии является типичным для этой провинции водораздельно-склоновым торфяником.

Бедность почв Полистовского заповедника элементами минерального питания связана с малым поступлением насыщенных ими вод в центральные части торфяников, отсутствием восходящих токов и замедленным разложением остатков. Кроме того, в торфе образуются вредные для растений продукты неполного разложения органических остатков: гуминовые кислоты, метан, сероводород. Неблагоприятно сказываются на растениях высокая кислотность и постоянное нарастание торфа, составляющее для лесной зоны Европейской части России около 1 м за тысячелетие (Боч, Мазинг 1979). Из-за более позднего оттаивания почв и высокого уровня стояния весенних вод, растительность Полистовского болотного массива имеет более короткий период вегетации, чем на соседних суходолах. Сроки прохождения основных фенофаз у болотных растений Полистовского заповедника сдвинуты на более поздние периоды, чем у тех же видов, но растущих на неболотных участках. Всё это обеспечивает своеобразие растительности Полистовского массива при господстве сфагновых мхов, вечнозелёных кустарничков и карликовых форм сосны, что придаёт этому интразональному ландшафту облик, сходный с лесотундрой.

В лесу

В настоящее время большая часть лесов минерального побережья Полистовского заповедника представлена относительно молодыми одновозрастными лесами. Несмотря на это, территория представляет собой значительную ценность, т. к. молодняки и средневозрастные леса имеют естественное происхождение и развиваются практически без антропогенного воздействия (некоторые участки, удалённые от населенных пунктов и дорог и окружённые полосами ветровала, вообще не посещаются людьми в течение многих лет). Состав лесов Полистовского заповедника отражает исходное распространение древесных пород: в восточной части в составе лесов широко представлены широколиственные породы деревьев (дуб, липа, клён, реже – ясень и вяз); в южной и западной частях наиболее широко представлены елово-мелколиственные и еловые леса, а участки со значительной долей широколиственных пород занимают небольшую площадь. Северная часть побережья болота Полистовского заповедника по характеру уже ближе к таёжным лесам: широколиственные породы составляют совсем небольшую долю от состава древесного яруса; в травяном покрове практически везде преобладают виды таёжного мелкотравья.
Более старые леса занимают небольшую площадь Полистовского заповедника. Главным образом это небольшие фрагменты ельников в южной и юго-западной частях побережья болота, возраст основного поколения ели в которых достигает 200 и более лет. Некоторые из этих участков расположены на значительном удалении от дорог и населённых пунктов и развивается практически полностью без воздействия человека.
На территории Полистовского болота встречаются две основных группы минеральных островов: высокие – до 9 м над уровнем болота – холмы небольшой площади и относительно невысокие, с пологими склонами, но часто имеющие значительную площадь острова. Группы эти, однако, достаточно условны, и чёткой границы между ними провести нельзя.
На островах первой группы древостой формируется под влиянием периодически случающихся ураганов и сильных ветров; высота древостоя здесь обычно не превышает 15 метров, деревья редко достигают большого возраста. Из-за малой площади островов состав древостоя сильно подвержен воздействию различных случайностей. На подавляющем большинстве островов этого типа в Полистовском заповеднике древостой представлен берёзой пушистой, иногда с примесью осины, сосны и ели. Однако есть среди этой группы и острова (в основном расположенные недалеко от минерального берега или от крупных островов), в древостое которых встречаются широколистные породы деревьев – дуб, клён и липа.
Самыми богатыми по флоре из изученных в Полистовском заповеднике (Решетникова, Королькова, Новикова 2006) являются острова Дубовец, Городок, Берёзовик, Медвежье, Осиновик (восточный). Напочвенный покров этих островов так же в значительной степени случаен и в целом достаточно беден видами. Как правило, в травяно-кустарничковом покрове преобладают вейники наземный и тростниковидный. Многие из этих островов, особенно расположенные в южной части болота, имеют явные следы относительно недавних (довоенных) рубок леса, однако часто трудно определить, насколько велика роль человеческой деятельности в формировании структуры леса конкретного острова.
Среди островов Полистовского заповедника второй группы немало таких, которые ранее были населены; хотя в настоящее время населённых островов нет, многие из них связаны до сих пор зимниками с деревнями на минеральном берегу и до совсем недавнего времени безлесные участки на них регулярно скашивались. Очень многие острова были вырублены в предвоенные года, как и близкие к ним участки минерального берега.

В воде

Болотные озёра Полистовского заповедника относительно однообразны по флоре и растительности – здесь встречаются только заросли кубышки (лат. Nuphar lutea) и тростника (лат. Phragmites australis). Иных гидрофитов не зарегистрировано. В озерках озёрно-денудационного комплекса встречается иногда кувшинка (лат. Nymphaea candida) и кубышка.
Флора и растительность рек Полистовского заповедника богаче. Самым интересным во флористическом отношении представляется озеро Полисто. К сожалению, лишь северная часть его входит в территорию заповедника, но именно в нём обширными зарослями растут рдест пронзеннолистный (лат. Potamogeton perfoliatus), камыш озёрный (лат. Scirpus lacustris), тростянка овсянницевая (лат. Scolochloa festucacea), встречается сусак (лат. Butomus umbellatus). Уже за небольшой период наблюдений за флорой озера была отмечена динамическая смена видов у устья Осьянки: В. Г. Сергиенко в 1998 году были собраны рдест альпийский (лат. Potamogeton alpinus) и рдест блестящий (лат. P. lucens). Позднее в 2003, 2004, 2006 годах, несмотря на специальные поиски, не найдены, зато в 2003 году в большом числе наблюдался рдест злаковый (лат. P. gramineus L. s. l.), а в 2006 году обилие его несколько уменьшилось. Берег озера на севере сложен песком с торфом, и колебания уровня вызывают постоянную смену растительных группировок на берегу, заслуживающую дальнейших исследований.

В болоте

Болота Полистовского заповедника – основное богатство. По обилию типов и разнообразию верховых болот, а также по их площади, заповеднику нет равных не только на Северо-Западе России, но и во всей Европе.
И. Д. Богдановская-Гиенэф (1969) выделяет следующие пять основных комплексов биогеоценозов Полистово-Ловатского массива.

1. Сосново–пушицево–сфагновые биогеоценозы. В Полистовском заповеднике встречаются нередко, но имеют незначительное распространение. Они связаны с небольшими, хорошо дренированными участками маломощной залежи, глубиной до 2–3 м. Как правило, образуются при отмирании соснового леса в результате возрастания увлажнения. Сосна представлена формами Litwinowii и Willkommii. В травяно-кустарничковом ярусе обильна пушица влагалищная (лат. Eriophorum vaginatum), кустарнички – кассандра (лат. Chamaedaphe calyculata) и подбел (лат. Andromeda polifolia). Сплошной сфагновый покров образован Sphagnum magellanicum, Sph. angustifolium и реже Sph. fuscum.

2. Сфагновые переходные топи. Один из наиболее распространённых биоценотических комплексов на территории Полистовского заповедника. Они встречаются либо узкими полосами вдоль минерального побережья болота и островов, либо крупными участками, занимающими большие пространства. Формируются в условиях плохого дренажа при обильном подтоке воды из окружающих верховых болот и застаивании атмосферных осадков. Топи Полистовского заповедника отличаются изумительно ровной поверхностью. Лишь изредка возвышаются над ярусом из Sphagnum magellanicum и Sph. angustifolium округлые кочки с кассандрой или подбелом на фоне Polytrychum strictum. Другая характерная черта переходных топей – почти полное безлесье. Лишь изредка встречаются одиночные мелкие берёзки (лат. Betula pendula). Фоном обычно выступает наиболее распространённая растительная ассоциация – Carex limosa + Menianthes trifoliata – Sph. obtusum. Часто встречается ассоциация Scheuchzeria – Sph. majus + Sph. jensenii. Довольно часты вымочины, в которых сфагны отмирают, их вновь занимает Sph. jensenii. Среди топей Полистовского заповедника нередко встречаются извилистые полосы с тростником (лат. Phragmites australis) или осокой топяной (Carex limosa), почти лишённые сфагнового покрова. Шейхцерия имеет большое значение в жизни топей. Своими крепкими корневищами она образует такую прочную сеть, что человек без труда может проходить по живому ковру из шейхцерии через погребённые речки, довольно распространённые в этом биогеоценозе. Отмершие остатки шейхцерии выделяют газы, среди которых преобладает метан, к тому же они обладают способностью вызывать всплывание поверхностного слоя торфяника. Всплывание растительного покрова и его нижних частей является отличительной чертой сфагновых переходный топей Полистовского заповедника, в результате чего на глубине 25-40 см образуется слой воды до 40 см, т. е. в этих топях происходит образование зыбунов.

3. Грядово-мочажинный комплекс (ГМК). Занимает наибольшую площадь из всех комплексов верховой части Полистовского заповедника. Такое значительное распространение объясняется особенностями рельефа поверхности массива, а именно большой площадью склонов, на которых он развивается (на уклонах от 0,001–0,002 до 0,008). Основная особенность этого биоценоза – параллельное расположение гряд и мочажин, вытянутых в направлении, перепендикулярном уклону. И. Д. Богдановская-Гиенэф (1969) выделяла два типа ГМК: 1) с ассоциацией Sphagneta magellanici на грядах, имеющий ограниченное распространение, и 2) со Sphagneta fusci на грядах, занимающий несравненно большую площадь. Внутри этих типов она выделила ещё несколько вариантов ГМК, которые различаются местоположением на склоне, длиной и шириной гряд и мочажин, соотношением их площадей, степенью обилия и характером роста сосны, растительным покровом.
ГМК Полистовского заповедника имеет разный характер на протяжении склона, размер мочажин увеличивается от верхней части склона к нижней. Гряды имеют высоту около 0.5 м и вытянуты поперёк склона, их ширина от 1 до 4–8 м. Длина гряд может достигать нескольких десятков метров. На грядах располагается пушица и сосны различных форм, иногда они отсутствуют или замещаются карликовой берёзкой (лат. Betula nana). В значительном количестве встречаются также морошка (лат. Rubus chamaemorus), вереск (лат. Calluna vulgaris), кассандра, подбел. Гряды занимают от 40 до 60% от общей площади комплекса. Мочажины различаются размерами, степенью обводнённости, характером микрорельефа, растительностью. Ширина мочажин от 1 до 20 м, они могут быть длиной от нескольких до нескольких десятков метров. Микрорельеф в основном ровный, но в некоторых типах мочажин в центральной части выступают бугорки – остатки погребённых мёртвых кочек. В растительном покрове мочажин в Полистовском заповеднике встречаются пушица, шейхцерия, очеретник (лат. Rhynchospora alba), подбел, осоки, росянки, мхи (Sph. balticum, Sph. cuspidatum, Sph. majus). В центральной части мочажин нередки остатки деградированных гряд, представляющие пятна голого торфа, иногда покрытого налётом печёночников или синезелёными водорослями. Характерны и светло-жёлтые пятна, образованные лежащими на поверхности стебельками мочажинных сфагнов, почти лишёнными листочков и слегка ослизнёными.

4. Вершинные сосново – сфагновые комплексы. Развиваются на вершинах болота Полистовского заповедника, а также на склонах со значительным уклоном. Для этих склонов характерна сильная дренированность, в результате которой грядово-мочажинные комплексы не развиваются. Такие склоны на территории Полистово-Ловатского болотного массива встречаются редко. Однако по экологическим условиям и характеру растительности к ним близки хорошо дренированные полосы вдоль некоторых болотных рек, например, вдоль Хлавицы. В этих условиях формируется сплошной покров из Sph. magellanicum, иногда с примесью Sph. fuscum. В понижениях растёт обычно Sph. angustifolium. Также очень характерно обильное развитие пушицы, покрытие которой достигает здесь 40%. В большом количестве встречаются морошка, кассандра, багульник, подбел. Сосна представлена всеми тремя её болотными формами, но в основном формой Litwinowii. Форма pumila нетипична и встречается только в виде молодых экземпляров с погребёнными во мху нижними ветвями. Наиболее характерны вершинные сосново-сфагновые комплексы для выпуклых и узких вершин. Преобладающими ассоциациями в них являются Pinus sylvestris – Calluna vulgaris – Sph. fuscum, Pinus sylvestris – Chamaedaphne calyculata – Sph. magellanicum – Sph. fuscum. На ковре характерно присутствие голубики и брусники, степень покрытия которых 40–70%. Морошка часто отсутствует, но местами степень покрытия её достигает 70%. Пятна лишайников всегда имеются, а иногда даже покрывают до 25% поверхности. Настоящих мочажин нет, обычно встречаются их зачатки в виде небольших понижений, 1-3 м в длину с ассоциацией Eriophorum vaginatum – Sph. angustifolium + Sph. balticum.

5. Озёрно-денудационный комплекс в Полистовском заповеднике расположен на относительно ровных участках, с ослабленным стоком. Для него характерны водные жилы с медленно текущей водой и значительное содержание газов в верховой толще залежи. Озерки могут быть расположены полосами или (реже) быть разбросанными. Микрорельеф грядовый. Высота гряд – 0,2–0,35 м, ширина около 2 м, часто гряды распадаются на отдельные бугры. Гряды занимают намного меньшую долю от всей поверхности, чем в грядово-мочажинном комплексе (менее 25–30%). На грядах преобладают Sph. rubellum и Sph. fuscum, в значительном количестве встречаются вереск, пушица, кассандра; обычны пятна лишайников. На грядах встречается редкая сосна формы Willkommii, высотой обычно меньше 1 м, и формы pumila, широкие куртины которой возвышаются над мхом на 20–40 см. Кроме них растут ещё единичные тонкие берёзы Betula pendula высотой до 2,5 м.
Своеобразный облик придают этому комплексу Полистовского заповедника мочажины. Они бывают 4 видов.
1. Сфагновые имеют обычный растительный покров, образованный ценозами из шейхцерии и осоки топяной со Sph. cuspidatum, отличающимся пышным ростом.
2. Юнгерманивые, или чёрные мочажины, занимают особенно большую площадь в озёрных полосах. Своим чёрным цветом они обязаны печёночникам (лат. Gymnocolea inflata и лат. Cephalozia fluitans). Часть этих мочажин совершенно лишена сфагнов, в других мочажинные мхи лежат отдельными ослизнёнными побегами или маленькими группками.
3. Денудированные пятна торфа по внешнему виду близки к юнгерманиевым мочажинам, но представляют собой голый торф, который, окисляясь, принимает чёрный цвет. В жаркие летние дни поверхность денудированных пятен, как и чёрных мочажин, покрывается крупными волдырями (10-13 см в диаметре и 2,5 см высоты), при прорывании которых выходит газ.
4. Мочажины с нетипичной для верхового болота растительностью занимают небольшую площадь, но имеют большое индикаторное значение. Чаще всего встречаются заросли необычно высокой (до 40 см) и густой шейхцерии площадью 1-2 м2. Также отмечены вахта и пушица узколистная (лат. Eriophorum angustifolium).

На лугу

Луга на территории Полистовского заповедника и в его охранной зоне – это пойменные сенокосные луга и луга на месте бывших деревень – бывшие сенокосы вокруг и залежи на месте поселений. Сейчас это множество урочищ разного размера, в центре некоторых из них сохранились остатки деревенских посадок, или даже любка зеленоцветковая. Самые обширные урочища – Ратча, Несвино, Плавница, Большое Городище. На территории Полистовского заповедника находятся луга урочища Заход, а также небольшие поляны по краю болотного массива, где раньше, по-видимому, располагались небольшие хутора; остальные луга расположены в охранной зоне.
Многие луга в долине реки Хлавицы были во второй половине ХХ века мелиорированы и засеяны травосмесями, что значительно обеднило их флористический состав. Некоторые луга были распаханы и засажены елью – например, на острове Медвежье.
Один из самых богатых по флоре лугов Полистовского заповедника находится в 0.5 км к югу от урочища Оболонье. Здесь много камней, поэтому его косили нерегулярно и не мелиорировали. Очень многочисленны орхидные на лугах урочища Луги (к востоку от деревни Усадьба) и на лугах урочища Сапожок.