Il mosaico vegetale della riserva è composto da aree forestali (il 18%), aree agricole (il 56 %) e arbusteti a macchia mediterranea. Tra le specie arboree di rilievo figura la pseudosughera (Quercus crenata), ibrido tra cerro e sughera, presente con alcuni esemplari di grandi dimensioni nella sughereta dei Massimi, gli unici oggi individuati in tutta l'area romana.
La sughereta della Pisana è il bosco più fitto ed esteso di tutta la città (40 ettari). Interessante anche il Bosco Somaini, trenta ettari di cerreta mista a sughere e macchia mediterranea nella quale compare anche il corbezzolo, che ricoprono alcuni tratti di campagna tra la Magliana e la Pisana, a cavallo della via Portuense. Il nome deriva dalla proprietà che fino alla fine degli anni '60 gestiva l'azienda agricola omonima. Il bosco è ricco di piccoli invasi e sorgenti.
Nella riserva, oltre il fosso della Magliana (affluente del Tevere), sono presenti raccolte d'acqua superficiale naturali ed artificiali di modesta estensione con vegetazione a canne (Phragmites australis e Typha sp.), salici e pioppi. Tra le specie floristiche, belle le fioriture del narciso tazzetta e del gladiolo.