Московская область находится в пределах лесной полосы (крайний юг таёжной зоны, зоны хвойно-широколиственных и широколиственных лесов) и лесостепной зон. Леса занимают свыше 40 % территории региона; в некоторых районах (преимущественно на западе, севере области и на крайнем востоке) залесённость превышает 80 %, на Москворецко-Окской равнине она в основном не превышает 40 %, в южных заокских районах — не достигает и 20 %. Бо́льшая часть территории области входит в зону смешанных лесов. В зону широколиственных лесов входят территории, располагающиеся к югу от Оки, за исключением южной части Серебряно-Прудского района, относящейся к лесостепной зоне. По низменному правобережью Москвы-реки зона широколиственных лесов заходит далеко на север, почти до границ города Москвы. В прилегающей по реке Москве части Москворецко-Окской равнины, в заокских районах, а также к северу от Клинско-Дмитровской гряды большие площади отведены под сельскохозяйственные угодья.
На самом севере Московской области (на территории Верхневолжской низменности) и частично в её западной части (на территории Можайского, Лотошинского и Шаховского районов) наиболее распространены переходные к хвойно-широколиственным субнеморальные или южнотаёжные хвойные леса, преимущественно ельники. Леса Мещёры состоят по преимуществу из сосново-еловых и сосновых массивов; в заболоченных низинах встречаются отдельные леса из ольхи чёрной. Центральная и западная части области заняты хвойно-широколиственными лесами. Коренные хвойно-широколиственные леса в Московской области не образуют сплошного пояса, наиболее полно сохранившись на Смоленско-Московской возвышенности, в особенности на склонах Клинско-Дмитровской гряды. Коренными лесами Мещёры являются сосновые боры-зеленомошники с наземным покровом из черники и брусники; на переувлажнённых участках – боры-долгомошники и сфагновики. Обычны для Мещёры боры со сложным породным составом со значительной примесью мелколиственных и – реже – широколиственных пород; такие леса, как правило, имеют богатый подлесок и густой травяной покров. Кроме того, в пределах Мещёры на переувлажнённых участках встречаются массивы коренных мелколиственных лесов (ольха серая и чёрная, берёза, ива). Для Москворецко-Окской возвышенности обычны вторичные мелколиственные леса, коренными же являются хвойно-широколиственные, широколиственные леса. В долине Оки между Серпуховом и Коломной, на возвышенном левобережье, встречаются остепнённые боры.
Южнее располагается зона широколиственных лесов, представленная дубравами, разбросанными небольшими пятнами к югу от Оки. Основные древесные породы зоны, помимо дуба, – липа, клёны остролистный, татарский и полевой, ясень и два вида вяза, в подлеске – лещина, бересклеты европейский и бородавчатый, жимолость, крушина ломкая, калина и другие кустарники. В поймах рек встречаются черноольшанники, а также леса из дуба с примесью вяза; в долине Оки к югу от Коломны – пойменные луга. Крайний юг области (Серебряно-Прудский район и частично Серпуховский район) находятся в лесостепной зоне; все участки степи на водоразделах распаханы, они почти не сохранились. Небольшие участки остепнённых лугов и луговых степей охраняются здесь в нескольких заказниках на склонах реки Полосни, Осетра и др. В пределах лесостепной зоны изредка встречаются липовые и дубовые рощи.
Болота более всего распространены в Московской области на территории Верхне-Волжской низменности и в Мещере – в Шатурском и Луховицком (на востоке) районах. Естественных пойменных лугов почти не осталось.
Количество аборигенных видов растений в Подмосковье сокращается, но всё шире распространяются представители иной флоры (к примеру, клён американский); на больших территориях расселились и виды, пришедшие из культуры – борщевик Сосновского, водосбор обыкновенный, недотрога железистая, золотарник гигантский и др. Некоторые виды растений занесены в Красную книгу России (водяной орех, венерин башмачок и др.).
На территории Московской области, в Серпуховском районе, располагается Приокско-Террасный биосферный заповедник (охраняются зубр и одна из самых северных популяций степных растений). Среди других ООПТ федерального значения, расположенных на территории области, – национальный парк «Завидово» (частично находится также в пределах Тверской области), Ивантеевский дендрологический парк имени А. С. Яблокова, памятник природы «озеро Киёво», ботанический сад Всероссийского института лекарственных растений. Всего же в Московской области свыше двухсот ООПТ.
С 1998 года раз в 10 лет выпускается Красная книга Московской области. В издании 2008 года описано 718 видов живых организмов.