Parkens flora teller 877 arter (23 % av Bulgarias flora) og blant disse er 30 balkanske og en bulgarsk endemisk plante. Et slag av kongslysslekten finnes i Bulgaria bare i Rusenski Lom. Videre er det i dalen funnet en plante av murerslekten, som forøvrig forekommer meget sjeldent i de nordøstlige deler av Bulgaria og langs kysten av Svartehavet. Liljen (engelsk: Siberian Calf-breeder) ble i 1997 funnet for første gang i dalen og i Bulgaria for øvrig. De 150 individer som er funnet her, er de eneste kjente på Balkanhalvøya. Blant orkideene i dalen er (engelsk: Balkan Lizard Orchid) den mest sjeldne.