O Parque da Cidade Dom Nivaldo Monte possui uma biodiversidade significativa, com 192 espécies da flora. As mais comuns e de mais fácil reconhecimento, encontradas na maioria dos ambientes, são o Cajueiro (Anacardium occidentale) a Mangabeira (Hancornia speciosa), a Angélica (Guettarda angelica) e o Capim (Gouinia virgata). Esse último é endêmico do RN e domina boa parte da paisagem, formando moitas.
Na área do Parque foram registradas espécies endêmicas da Mata Atlântica (ou seja, que só ocorrem neste bioma), como o Angelim (Andira fraxinifolia), o Jatobá-roxo (Hymenaea rubriflora), o Xinxo (Hohenbergia ramageana), o Pau d'óleo (Copaifera cearensis) e o Pau-brasil (Paubrasilia echinata), sendo este último ameaçado de extinção.
O Mercúrio-do-campo (Erythroxylum suberosum var. denudatum), o Trevo (Oxalis euphorbioides) e o Murici (Byrsonima crassifolia) foram encontradas exclusivamente nos ambiente de tabuleiro (Savana Arborizada). Já as espécies Cupiúba (Tapirira guianensis), Jacarandá (Jacaranda obovata) e Gervão-azul (Stachytarpheta cayennensis) existem exclusivamente na fisionomia de mata atlântica (Floresta Estacional Semidecidual). Isso mostra o quanto a conservação desses ambientes, que são raros e muitas vezes já bastante alterados, é fundamental para a proteção de certas espécies da flora local.
Algumas espécies como orquídeas (família Orchidaceae), antúrios (família Araceae), cactos (família Cactaceae) e bromélias (família Bromeliaceae), sofrem com os extrativismos ilegais, geralmente para fins ornamentais. Tais práticas são muito danosas e podem levar as populações dessas espécies à extinção local.
O Parque abriga 11 espécies de orquídeas da família Orchidaceae, uma das mais seriamente ameaçadas de extinção no mundo. A orquídea “Catléia” (Cattleya granulosa), espécie ameaçada de extinção que ocorre nas restingas do Nordeste, possui potencial ornamental e formam híbridos naturais, dando origem a plantas de rara beleza que são muito visadas em ações de coleta predatória, apesar de toda a fiscalização existente.
Ainda é possível observar diversas espécies de bromélias, incluindo as chamadas “bromélias-tanque”, que são aquelas que acumulam água no seu interior. Elas são uma das mais importantes fontes de hidratação para a flora, já que a água das chuvas é rapidamente escoada no solo arenoso ou evaporada pelo sol, além de servir como sítio reprodutivo para diversas espécies de invertebrados, anfíbios e pequenos lagartos.
