El paisaje vegetal del ámbito pasiego es una buena muestra del diverso efecto de las intervenciones humanas sobre el medio natural. La historia del bosque, breve en términos de evolución biológica y climática, está salpicada, desde el momento en que se produce un asentamiento permanente de grupos humanos en el territorio, de continuos avatares, tendentes, casi en todos los casos, a su deterioro, sustitución o erradicación.
A pesar de todo, la comarca guarda un patrimonio natural de tal singularidad, que le ha valido la inclusión de grandes porciones de territorio en la Red Natura 2000.
La Península Ibérica se distribuye actualmente entre dos regiones biogeográficas: la Mediterránea y la Eurosiberiana, que se distinguen por la existencia diferencial de determinadas especies vegetales y por la posesión de ciertas características paisajísticas y bioclimáticas. La comarca de los valles pasiegos se ubica dentro de la Región Eurosiberiana, que se extiende a lo largo de toda la fachada Atlántica. Se caracteriza por el predominio de especies vegetales de distribución circumboreal, en el caso de la Península Ibérica por elementos florísticos medioeuropeos, boreo-alpinos, euroasiáticos y subatlánticos, así como por algunos endemismos ibéricos. Los bosques presentan una estrategia planocaducifolia, relacionada con la superación del período frío invernal, que constituye el factor más desfavorable, así como con la inexistencia de un período seco estival, mostrando una distribución de las precipitaciones a lo largo del año más regular que en el caso de la Región Mediterránea, que muestra un marcado período de sequía estival.
La mayor parte de la comarca se reparte entre los pisos bioclimáticos colino y montano, quedando el piso subalpino representado únicamente, y a título de pequeña estación, en las cumbres del macizo de Valnera.La preponderancia del piso colino implica la hegemonía de la vegetación de zonas bajas y climáticamente favorables, como el robledal de Quercus robur, actualmente en fase de colonización por el haya (Fagus sylvatica) en las áreas con substrato y topografía más favorables a esta especie, así como los brezales-tojales característicos de zonas bajas, formados por una amplia gama de especies de ericáceas. También la existencia de amplias áreas de prado y pastizal, especialmente en las zonas de vega y laderas de pendiente suave, y el notable desarrollo de los bosques mixtos de ribera en el cauce medio de los tres ríos pasiegos y sus afluentes.
El bosque planocaducifolio configura la comunidad vegetal clímax en los valles pasiegos. Si entendemos la evolución de una comunidad vegetal desde un punto de vista dinámico, el clímax constituye el punto más estable de equilibrio y madurez.
Las condiciones climáticas, edáficas y las formas del relieve determinan los rasgos de la identidad vegetal de un espacio. Sin otros factores intervinientes la comarca estaría completamente cubierta de estas formaciones boscosas, pero el trabajo del hombre ha hecho variar sustancialmente el mosaico vegetal respecto a la vegetación potencial.
Robledal y bosque mixto de frondosas son seguramente las formaciones más características de los pisos basales y montanos de estos valles y de toda la zona atlántica peninsular. En esa posición, al ocupar cotas altitudinales muy accesibles, sobre suelos profundos, ricos en nutrientes y permanentemente húmedos, han establecido siempre una competencia con los usos agrarios y ganaderos que, por lo general, jugó en su perjuicio, de manera que son muy escasos los reductos bien conservados en la actualidad.
Las especies planocaducifolias se caracterizan por su estrategia fisiológica para desarrollar un rápido ciclo vegetativo estival. Se deshacen de la hoja durante el invierno, protegiendo sus yemas y abordando un derroche de energía que a priori pudiera parecer escasamente justificado, dada la relativa benignidad de los inviernos cantábricos (aunque debe tenerse en cuenta que en los bosque mixtos, junto a las caducifolias, y particularmente en las zonas más templadas del Norte de la comarca no son desconocidos algunos perennifolios como el laurel o la encina). La presencia de estos bosques en la cornisa cantábrica suele justificarse en la inexistencia de una estación seca y en la disponibilidad de suelos siempre húmedos. Para evitar los daños enormes que pueden causarles las heladas tardías regulan su período vegetativo en función del fotoperíodo (el tiempo de exposición a la luz), y no en función de la cantidad de calor recibido.
En el estrato arbóreo del robledal y del bosque mixto, que suele alcanzar una altura nada desdeñable de 25 metros, conviven un buen número de especies acompañando al roble: fresnos, castaños, olmos, arces, alisos o tilos, son los más habituales. En áreas montanas este bosque se enriquece en especies leñosas, incorporándose el abedul (Betula alba), el serbal (Sorbus aucuparia) y el mostajo (Sorbus aria).
Entre los robles, la especie dominante en la comarca es la cajiga (Quercus robur) mientras apenas aparece, en pies aislados, el roble albar (Quercus petraea), siendo asimismo menor la presencia de rebollos (Quercus pyrenaica). La composición del estrato arbóreo determina en cada caso la densidad y diversidad de la masa arbustiva.
Cuanto más heterogéneo es el dosel arbóreo, y más irregular por tanto la cobertera y la estructura foliar y de las copas, más rico es el sotobosque. Encontramos especies de árboles como el sauce ceniciento (Salix atrocinerea), el peral silvestre (Pyrus cordata), el arraclán o pudio (Frangula alnus), el avellano (Corylus avellana), el manzano silvestre (Malus sylvestris) y el espino o majuelo (Crataegus monogyna). El horizonte inferior del dosel forestal está constituido básicamente por acebos (Ilex aquifolium), especie muy tolerante a la sombra que suele regenerarse bajo la copa de los robles antiguos. Y allí donde el roble es el protagonista encontramos al helecho común (Pteridium aquilinum), al tojo (Ulex gallii), y diversos tipos de brezo (Erica vagans, E. cinerea, Calluna vulgaris), además de una flora herbácea caracterizada por la presencia de especies como el melampiro (Melampyrum pratense) y el escordio bastardo (Teucrium scorodonia). En el estrato herbáceo son comunes también algunas plantas nemorales como Hypericum androsaemum, Pulmonaria longifolia, Oxalis acetosella, o Anemone nemorosa y gramíneas como Deschampsia flexuosa o Brachypodium sylvaticum.
Podemos encontrar hayas en casi cualquier lugar de la comarca, desde las proximidades de la marina hasta la zona inmediata a las cumbres de la divisoria. Prefiere las orientaciones umbrías y húmedas y no encuentra condicionantes térmicos en este territorio, porque es capaz de soportar valores negativos extremos. Sólo se muestra sensible a las heladas tardías, que pueden afectarle al comenzar la primavera, cuando asoman los primeros brotes, siempre en torno a mediados de abril. Para evitar daños irreparables y aumentar la transpiración, suele dotarse de una fina pelosidad que cubre las hojas de los ejemplares jóvenes en el envés. El haya puede alcanzar con facilidad los 30 metros, y se caracteriza por tener un sistema radical muy desarrollado con raíces poco profundas y otras secundarias superficiales que reciclan los nutrientes de la hojarasca y absorben la humedad del horizonte superficial del suelo. Las hojas son de color verde claro, nerviadas, muy finas y marcescentes en los ejemplares jóvenes. Los frutos son muy apreciados por la fauna, debido a su elevado valor calórico; son trígonos, de paredes duras y lustrosas.