大寨山植物種類豐富，植被覆蓋率93.4%。 植被類型較多，結構穩定，古樹名木眾多，物種多樣性豐富。有維管植物668種，野生維管植物93科、325屬、556種（含19變種、2變型、1亞種），其中蕨類植物門10科、12屬、15種（含1變種），裸子植物門1科、1屬、1種，被子植物門82科、312屬、540種（含18變種、2變型、1亞種）；區內分布大面積的側柏林、側柏刺槐混交林和以欒樹、楓楊、黃連木、元寶槭、麻櫟、鵝耳櫟、黃櫨、鹽膚木等為主組成的天然次生林。其優勢現象明顯；特有種類有分布；分布類型多樣、地理成分復雜，溫帶成分優勢明顯，泛熱帶成分豐富，與熱帶植物區系有壹定的聯系。保護區內野生維管植物科、屬、種分別占山東省野生維管植物科、屬、種的60.4%、52.8%、34.9%；種子植物科、屬、種分別占山東種子植物區系科、屬、種的67.5%、52.4%、36.1%，占中國種子植物區系科、屬、種的24.9%、10.5%、2.2%。大寨山有國家Ⅱ級重點保護野生植物2種；山東特有植物3種；列入《中國珍稀瀕危植物紅皮書》植物2種；列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約》植物3種；“山東省稀有瀕危植物”11種。
2011年2月，濟南洪範池全群遊覽景區管理專業合作社申報的省級大寨山森林公園劉公墓鑿崖碑，被中國世界記錄協會認定為世界上最大的鑿崖碑，並核發證書，這是平陰首個經世界級評審機構認定的世界之最。劉公墓碑鑿在墓後高46米、寬30米、厚近百米的天然峭壁上，整座墓從底座到山崖頂52米，“劉公墓”三字高約1.6米，寬0.7米，深0.16米，是壹座少見的山體山崖碑。