Территория заповедника лежит в пределах двух ботанико-географических провинций - Северокавказской и Западнозакавказской, в которых выделяют 9 геоботанических районов. Внутрирайонные различия растительного покрова особенно отчетливо прослеживаются в лесном поясе. В лесах западных районов почти безраздельно господствует бук восточный, сопровождаемый влаголюбивыми элементами подлеска и травяного покрова; в центральных - широко распространены темнохвойные леса с преобладанием пихты Нордмана; в северо-восточной части на южных склонах продольных долин встречаются остепненные луга с участием ковыля перистого, овсяницы скальной, трясунки средней и др.; состав полосы верхнего предела леса изменяется от кленово-буковых криволесий на западе до березняков и сосняков на северо-востоке; наблюдается сужение лесного пояса на юго-востоке области Главного хребта при усилении роли горно-луговой, альпийской и скально-осыпной растительности. Заповедник особо интересен как один из центров произрастания реликтовых растений - представителей доледниковых флор Кавказа. Колхида - крупный рефугиум (убежище) кавказских плиоценовых (верхнетретичных) флор. Влаго- и теплолюбивые элементы верхнетретичных флор пережили здесь неблагоприятные климатические условия ледниковых и межледниковых эпох. Лесистые склоны гор Колхидского Кавказа наиболее полно сохранили до наших дней верхнетретичное ядро мезофильной флоры. Почти все современные лесообразующие породы заповедника относятся к группе элементов лесных флор умеренного климата верхнетретичного времени. Широкое распространение имеет группа теплоумеренного климата, представленная растениями колхидского подлеска хвойных и широколиственных лесов. К ним относятся вечнозеленые стелющиеся кустарники: рододендрон понтийский, падуб колхидский, лавровишня лекарственная, рододендрон кавказский, лианы (плющи колхидский и обыкновенный, жимолость-каприфоль) и др. Эта группа дополняется листопадными кустарниками: чубушником кавказским, черникой кавказской, рододендроном желтым и др. Хорошего развития и наиболее широкого вертикального распространения реликтовые виды достигают в бассейнах Шахе и Сочи.