Molina de Segura se localiza en las provincias biogeográficas Murciano-Almeriense y Castellano-Maestrazgo_manchego, ambas dentro de la jerarquía biogeografica de buena parte del territorio de la Región: Región Mediterránea, Superprovincia Mediterraneo_iberolevantina. La zona norte de Molina de Segura se presenta bajo la influencia de la provincia biogeográfica Castellano-Maestrazgo-Manchega, subsector Manchego-Murciano, que corresponde a la Sierra de la Pila. Se caracteriza por presentar los territorios más calidos y secos del sector Manchego y la precipitación suelo oscilar entre los 350 y 400 mm/m2 anuales.

La serie climatófila dominante, bajo ombrotipo seco, es el carrascal manchego meso y supramediterráneo (Querceto rotundifoliae S.), del que se reconocen indicios en diversos rincones propicios, en vaguadas resguardadas o al pie de los roquedos de la zona más elevada del municipio. El techo de la vegetación suele estar definido por el chaparral-lentiscar manchego (Ramón-Querceto cocciferae S.), ya en el semiárido, predominante en la parte baja. Ambas formaciones pueden presentar pinares de pino carrasco (Pinus halepensis), como los que se localizan en la falda de Sierra de la Pila, resultado de la sustitución de la vegetación climax, y rodales de sabinar. La mitad centro y sur del municipio se enmarca en la provincia biogeográfica Murciado-almeriense, que comprende a más del 60% del territorio murciano. Se caracteriza por la baja pluviometría, que no alcanza los 300 mm/m², y predominio de sustratos margosos, que determinan como formaciones más frecuentes de la vegetación a los matorrales de esparto (Stipa tenacísima), albardín (Lygeum spartum) y escobilla (Salsola genistoides). Por el centro se reconoce el subsector Alicantino ye ne lsur se presenta el subsector Murciano-Meridional. En ambos predomina el ombrotipo semiárido, con vegetación típica murciano-almeriense y domina la serie Chamaeropo-Rhamneto S., serie termomediterránea murciano-almeriense semiárida del lentiscar, con palmitos, por lo general ausentes o testimoniales en le interior.

La particularidad del sustrato predominante propicia el acumula de arcillas y sales en las ramblas y pequeñas depresiones, de tal forma que los saladares con Arthrocnemum macrostachyum y Suaeda vera son un elemento común y mayoritario. Se presentan con frecuencia invadidos por el carrizal de Phragmites australis, que a su vez constituye una formación prácticamente siempre presente en los humedales de Molina de Segura, tanto en los terrenos con saladares o retazos de saladar, como en riberas del río Segura y fondos de ramblas. Son minoritarios los humedales asociados a cauces de ríos, y aunque el Segura atraviesa y vertebra el municipio tan sólo presenta en sus márgenes restos de lo que fue la vegetación característica de este ambiente, con alguna alameda de álamo blanco (Populus alba) y predominio de cañaverales de Arundo donax.

En los humedales se desarrolla una flora muy caracteristica, de entre la que desatacan diversas especies singulares como el taray (Tamarix boveana, Tamarix canariensis). También se ha citado en Molina especies como Lavatera triloba Subs.. triloba, vinculada a las estepas salinas y cultivos abandonados y alterados en el entorno de saladares.  Otras especies son Limonium cossonianum, Limonium caesium, Sarcocornia fruticosa, Thymelaea hirsuta, Retama sphaerocarpa, Frankenia corymbosa.