En sus ecosistemas de bosques húmedo montano y montano bajo, localizados en el Nudo de Sabanilla, así como de los bosques muy húmedo montano y premontano en la cuenca del río Numbala, hay más de 4.000 especies de plantas entre las que se destacan árboles que pueden medir hasta 40 metros como el romerillo, del cual lleva el nombre el parque, y muchas otras valiosas como la cascarilla, denominado el árbol nacional del Ecuador, y una variedad infinita de orquídeas.