En todo el espacio protegido podemos encontrar, en función de su importancia ecológica,  tres grandes ecosistemas, que a su vez se desarrollan (aunque de forma desigual) en nuestra sierra:

1. Zona de alta montaña. Nos referimos a las cimas y cumbres de todo el espacio natural donde se desarrollan las temperaturas más extremas y azotan los vientos más fuertes. Las especies vegetales que se desarrollan en estas altitudes (siempre por encima de los 1800 metros) lo hacen en ambientes únicos y muy vulnerables a las actividades humanas, pudiendo encontrar varias especies poco comunes o raras. En la Sierra de las Villas, la única cumbre a destacar por encima de esta altitud sería la cima del Blanquillo.

2. Bosques. El desarrollo de la gran masa forestal de nuestro espacio protegido dan un ambiente umbrío, fresco y normalmente húmedo, además de armonizar el ciclo hídrico, dar cobijo y alimento a los animales, siendo el hogar de multitud de especies. Predominan los bosques de coníferas, consecuencia de su reforestación, la cual cobró importancia tras la guerra civil española, con fines meramente productivos y, sin tener en cuenta, los valores ecológicos del ecosistema. De este modo, quedó relegado a un papel secundario el bosque de frondosas, siendo escasos los reductos de encinas y quejigos, que hoy encontramos en nuestra sierra. 

3. Zonas húmedas. Estas áreas quedan circunscritas a las proximidades de los cursos fluviales generando una interesante vegetación de ribera, la cual queda muy bien representada en toda la Sierra de las Villas. Ello es debido a la multitud de arroyos, torrentes y ríos, que surcan importantes tramos de cerradas, trancos, barrancos y valles por toda la geografía serrana, aportando un valor añadido a los ecosistemas de las zonas mediterráneas caracterizadas por la especificidad estructural. 

Antes de proseguir, debemos destacar que la biogeografía es la ciencia que estudia la distribución de los seres vivos sobre la Tierra. Las plantas, debido a su fijación en la misma, permiten diferenciar áreas de características ecológicas similares, siendo además muy sensibles a las variaciones de las mismas. 

Desde nuestro estudio biogeográfico nos centraremos inicialmente en la zonación biogeográfica del espacio natural protegido y por ende la Sierra de las Villas. Dentro de la región mediterránea en la que se sitúa el Parque Natural,  nuestra sierra se encuentra en la provincia Bética, una de las mejor caracterizadas florísticamente. Concretamente nos hallamos en el sector Subbético, donde predominan los materiales litológicos calizo-dolomíticos de origen sedimentario. Nuestro espacio protegido, junto con Sierra Nevada, conforman una de las mayores proporciones de endemismos  de la península Ibérica.

Como bien sabemos las zonas montañosas son propicias para el desarrollo de especies únicas debido a los condicionantes tan específicos que se dan en las montañas: topografía, altitud, orientación, exposición, litología… La naturaleza de las rocas que nos ocupan (calizo-dolomíticas) dificulta la vida de muchas plantas. Los canchales calizo-dolomíticos crean un medio hostil debido a la movilidad del sustrato,  sequedad del mismo, exceso de cal y magnesio… que sólo  permite el asiento de las denominadas superespecialistas lo que, unido al carácter de aislamiento que le ofrece la montaña y sus peculiaridades climáticas, contribuye a la aparición de endemismos. Razón por la que en todo el Parque Natural existan numerosas especies exclusivas o únicas.

Por regla general, estas especies de las que estamos hablando destacan por su carácter minúsculo, por lo que suelen pasar desapercibidas. En ocasiones, son las únicas capaces de dar un toque de color a los roquedales o farallones calizos. Cabe destacar la Violeta de Cazorla, Viola Cazorlensis (se da en buena parte de la Subbética), aunque debido a ser muy representativa de la zona, haya sido la elegida como emblema del Espacio Protegido. Lógicamente,  su recolección queda estrictamente prohibida al ser una especie protegida, que con un bello rosa purpúreo alegra los roquedales primaverales de la Sierra de las Villas.