El Bosc de la Marquesa presenta una extraordinària mostra de les comunitats vegetals litorals de les costes mediterrànies, incloent-hi zones de penya-segats, dunes i sorrals. Destaquen, pel seu valor estètic i paisatgístic, les comunitats d’arbustos i pinedes postrades de primera línia de mar, modelades per l’efecte dels vents litorals carregats de sal.
Un valor excepcional li atorga la presència de l’únic savinar litoral de Catalunya, on abunda la savina litoral (Juniperus turbinata), espècie inclosa en el catàleg de flora amenaçada de Catalunya, i a la qual s’associen diverses espècies de fongs i líquens de distribució molt restringida. Sobre els sorrals, a més de la savina, floreix l’estepa d’arenal (Halimium halimifolium), espècie també inclosa en el Catàleg, al costat d’altres plantes de duna de molt interès. Als penya-segats calcaris, és abundant la Limònium de Gibert (Limonium gibertii), endèmica del litoral tarragoní i també inclosa en el Catàleg.
Les comunitats d’algues i fanerògames marines, a més de les herbes i plantes ruderals dels cultius tradicionals, i els arbustos, subarbusts i lianes de les garrigues i màquies litorals, completen un catàleg de gran diversitat en un espai molt petit.