Область расположена в лесостепной зоне, переходной между зонами широколиственных лесов на севере и степей на юге. Здесь выделяются северная лесостепь, типичная лесостепь и Цнинский и Иловайский лесные массивы на слабо холмистой песчаной равнине. В настоящее время степь в основном распахана, сохранилась местами среди полей и на опушках леса, а также по остаткам Тамбовского и Козловского валов (линий земляных укреплений Российского государства XVII в.). На крайнем севере Тамбовщины вдоль правобережья р. Пары степь сохранила свой северный облик. Здесь преобладают мятлики, пырей, красочное разнотравье. В заповеднике на р. Вороне восстанавливаются типичные степи из ковыля перистого, овсяницы красной, типчака, костра безостного, чабреца обыкновенного, цикория и др. В конце XVIII века лесом было занято 16% всей площади, в настоящее время - лишь 10,4%. Распределение лесов весьма неравномерно. Практически безлесны Староюрьевский, Никифоровский, Сампурский, Мордовский и Токаревский районы, в то время как в Моршанском районе леса занимают 33%, Тамбовском - 30%. Почти 95% лесов Тамбовской области сосредоточены в Цнинском, Иловайском, Воронинском массивах.
Цнинский лесной массив – 252,6 тыс. га расположен по правому берегу реки Цны. На его территории находятся Серповское, Моршанское, Вернадское, Цнинское, Бондарское, Горельское, Тамбовское и Степное лесничества. На реке Челновой (приток Цны) расположено Челнавское лесничество.
Вторым по значимости является Иловайский лесной массив площадью 51,5 тыс. га, расположенный в западной части области по реке Воронеж и ее притоку – р. Иловай. К этому массиву относятся Хоботовское и Ярковское лесничества.
Третий лесной массив расположен в юго-восточной части области по реке Вороне и занимает площадь 48,2 тыс. га. В этом массиве расположены Кирсановское и Уваровское лесничества.
В Тамбовской области произрастает до 1315 видов дикорастущих и 250 видов культурных растений. Родиной последних являются Средиземноморье (оттуда завезены горох, свёкла, лён, редька, капуста, лук, морковь, репа, твёрдая пшеница), Передняя и Средняя Азия (мягкая пшеница, ячмень, яблоня, тюльпан, астра), Центральная Азия (огурец, просо, соя, конопля, гречиха, груша, слива, вишня, акация), Центральная и южная Америка (кукуруза, фасоль, подсолнечник, табак, томат, картофель, флокс, георгин). Все эти растения выращиваются на полях, плантациях, огородах.
Луговая растительность распространена в поймах рек, по балкам, на лесных опушках и полянах. Это разнотравно-злаковые луга из мятлика, костра прямого, овсяницы луговой, клевера лугового и горного, лапчатки серебристой и т. д.
Растительность болот характеризуется осоково-пушициевыми, тростниковыми, рогозными зарослями, по краям болот - аир, череда, чистотел, кусты разных видов ив, ольха чёрная. Основной тип леса - сосновый бор (45,8% площади), более 60% его посажено человеком.
Дубравы составляют 15,5% площади лесов. Они растут на водоразделах, по склонам и поймам речных долин. В долине р. Вороны находится более 1/3 всех дубрав Тамбовской области. По заболоченным поймам в долинах Цны, Вороны, Иловая произрастают ольшаники. Березняки и осинники занимают 28,9% площади лесов. Это в основном вторичные леса, выросшие по вырубкам, вблизи озёр и болот. Но эти лесные породы являются основными в полезащитных лесопосадках. Большое санитарное значение имеют леса и полосы, высаженные вблизи и вокруг городов и посёлков, а также леса вдоль русел рек и ручьёв, способствующие их равномерному стоку и меньшему заилению водотоков. 34% лесов используются для заготовки древесины.