Los montes Matas y Pinar de Valsaín han sido objeto de estudio desde antiguo por su reconocida importancia natural e histórica, su riqueza florística y su proximidad a dos núcleos importantes de población como Segovia y Madrid.
El catálogo completo de la flora vascular de los montes Matas y Pinar de Valsaín asciende a 867 taxones (especies y subespecies). A estos hay que sumar 69 especies alóctonas, en la mayoría de los casos ligadas a ambientes urbanos, cerca de las casas y jardines, aparcamientos, etc. En general la mayor parte de estas especies se encuentran en un área reducida dentro del monte; en algunos casos encontramos ejemplares naturalizados, pero en cualquier caso no se han detectado problemas relacionados con un aumento de sus efectivos, por lo que en general y hasta la actualidad, no representan un peligro para la flora autóctona.
La variabilidad del medio físico que comprende los montes Matas y Pinar de Valsaín se traduce en una gran variedad de ambientes que a su vez da como resultado una importante diversidad de la flora y fauna en ellos presente. Así en pocos kilómetros se pasa de las cumbres a más de 2000 metros de altitud a los fondos de valle situados a poco más de 1000 metros. Las precipitaciones varían desde 1500 mm en las zonas altas a apenas 900 mm en las zonas bajas. La orientación de las laderas, unas de solana y otras de umbría, las características del suelo, generalmente menos desarrollado en las zonas altas y más profundas en los fondeos de valle, generan una amplia diversidad de ambientes que proporcionan hábitats a especies con muy distintas exigencias.
En estos montes se encuentra una amplia diversidad de hábitats naturales que van desde los robledales del fondo del valle hasta los pastizales de las cumbres, pasando por los pinares que ocupan la mayor parte del territorio, los roquedos y canchales, las turberas, las riberas de los ríos, ríos y arroyos, las acebedas, etc. Esta diversidad permite que coexistan en el mismo valle especies vegetales de alta montaña y especies típicas del monte mediterráneo; igualmente la fauna realizando movimientos altitudinales aprovecha los distintos ambientes según las épocas.