La végétation de la Fagne de Coirlet a été esquissée par BAILLY (1994). Outre les pessières et autres plantations résineuses souvent mal venues, les formations suivantes y ont été reconnues :
- une lande à Vaccinium myrtillus, Calluna vulgaris, Molinia caerulea avec aussi, plus ponctuellement, Erica tetralix, Carex panicea, ...
- des fragments de lande tourbeuse dégradée à Erica tetralix, Calluna vulgaris, Vaccinium vitis-idaea, Eriophorum angustifolium, ...
- des bas-marais acides avec Narthecium ossifragum, Molinia caerulea, Juncus acutiflorus, Carex rostrata, Viola palustris, Dactylorhiza maculata, Carex panicea, Galium saxatile, ... En outre quelques rares pieds de Juniperus communis.
- une souille à Juncus bulbosus.
- des suintements acides à Sphagnum spp. et Carex panicea, mais également un important suintement calcarifère caractérisé par la présence de Carex flacca (rarissime en Ardenne).
- des boulaies pubescentes humides à paratourbeuses, à Sorbus aria, Narthecium ossifragum, Salix cinerea (certains pieds vraiment énormes), Erica tetralix, ...
- de belles aulnaies abritant notamment Sphagnum spp., Carex panicea, Carex flacca, Scutellaria minor, Phegopteris connectilis, Valeriana dioica, Oxalis acetosella, Juncus acutiflorus, Galium uliginosum, Viola palustris, Oreopteris limbosperma, Wahlenbergia hederacea, ...
- une chênaie-hêtraie ardennaise typique, couvrant le bas de versant.
- quelques ilôts de hétraie acidophile.
Le peuplement mycologique est tout à fait remarquable et mérite à lui seul le statut de protection de la fagne de Coirlet. Selon BAILLY (1994), on peut en effet y observer divers cortèges spécialisés et souvent très bien développés :
- dans la chênaie-hêtraie, on note Leccinum quercinum, Boletus cf queletii, Femsjonia pezizaeformis, Chlorociboria aeruginascens, Russula fellea, ...
- les bas-marais portent diverses espèces spécialisées comme Galerina paludosa, Hypholoma elongatum, Geoglossum cf. sphagnophilum (très rare), ...
- dans les aulnaies, un cortège presque complet comportant Inonotus radiatus, Typhula erythropoda, Russula pumila (station remarquable), Lactarius lilacinus (rare), L. obscuratus, L. cyathuliformis, Alnicola melinoides, A. scolecina, Cortinarius bibulus (rare), Leotia lubrica et Amanita friabilis (espèce dont c'est l'une des rares stations wallonnes !).
- dans les boulaies pubescentes : Russula claroflava, R. sphagnophila (par centaines), R. aquosa, R. betularum, Lactarius glyciosmus, L. helvus (par centaines), L. picinus (rare), L. repraesentaneus (très rare), Tricholoma fulvum, Laccaria moelleri, Collybia tuberosa, Leccinum variicolor, L. holopus (rare), Mitrula paludosa, Cortinarius paleiferus, Entoloma nitidum (rare), Psathyrella sphagnicola, etc.
- sur les branches et troncs morts de Salix cinerea : Phellinus nigricans (station remarquable), Pholiota flammans, Mycena galericulata, Phaeomarasmus erinaceus, ...
- dans les ilôts de hêtraie : Lactarius hysignus, Russula nigricans, R. densifolia, Tricholoma sejunctum.
Outre la présence d'une multitude de groupements végétaux, avec leurs cortèges propres, une des particularités les plus remarquables de la Fagne de Coirlet est l'existence de suintements calcarifères dus à la présence de poches calcaires dans le sous-sol du Bois de Grandmenil tout proche. Carex flacca et Amanita friabilis y sont étroitement associés, souvent avec Scutellaria minor.