Das tief in die Landschaft eingeschnittene Hönnetal vereint mehrere schützenswerte Biotope in und um sich. Der östliche Teil das Hönnetals und die anschließenden Bereiche sind oft durch tiefe Steinbrüche geprägt. Zur Hönne hin fällt das Gelände steil ab, mit Steilfelsen und Gesteinschuttkegeln. Besonders auffällig sind die hoch aufragenden Felsen der Sieben Jungfrauen, der Uhufelsen und die Hoerster Leyen. In diesen Bereichen treten ausgesprochen feuchtigkeitsliebende Arten stark zurück und sind nur in beschatteten Plateaulagen, in nördlich geneigten Kleinräumen und in Hangnischen zu finden. Die freistehenden Steilfelsen sind vegetationsarm. Nur einzelne Gräser, Kraute und Pionierhölzer finden in den Felsspalten und -ritzen Halt.
Die vor den Steilfelsen befindlichen Schuttkegel werden häufig von Eschen und Bergahorn besiedelt. Es finden sich aber auch immer wieder Buche, Hainbuche und Bergulme. In den Plateaulagen finden sich überwiegend Buchenwälder, meist typische Kalkbuchenwälder (hier Perlgras- oder Waldmeisterbuchenwälder). Im mittleren Teil des Hönnetals beschatten die Buchenwälder oft die Steilfelsen. Hier gibt es dann noch vereinzelte Vorkommen von Mauerrauten. Außerdem kommen hier Halbtrockenrasen, Blaugrasrasen, degradierter Orchideen-Buchenwald und Blaugras-Buchenwald vor.
Im Bereich nördlich der Straße nach Deilinghofen bedecken fast außschließlich alte Steilhang-Buchenwälder den Boden. Hier besonders in den Formen des Waldschwingel- und Perlgras-Buchenwalds. Hier gibt es erhebliche Vorkommen von Wald-Schwingel, Gemeiner Zwergmispel, Gemeinem Sonnenroeschen und Echtem Salomonsiegel. Wald-Schwingel und Gemeine Zwergmispel befinden sich hier an der nordwestlichen Grenze ihres Verbreitungsgebiets. Gemeines Sonnenroeschen und Echter Salomonsiegel befinden sich hier sogar außerhalb ihres eigentlichen Verbreitungsgebiets.
Südlich der Straße nach Deilinghofen überwiegt ein junger Buchenwald mit einzelnen Roteichen. Hierbei handelt es sich um einen typischen Kalkbuchenwald. Zwischen dem Haltepunkt Klusenstein und der Burg Klusenstein ist der Hang überwiegend von altem Schluchtwald bedeckt, partiell auch von Waldschwingel-Buchenwald. Charakteristisch für den Schlutwald sind Esche, Bergulme, Bergahorn, Hirschzunge, Silberblatt und Gelappter Schildfarn. Am östlichen Rand des NSG oberhalb der Klusensteiner-Mühle befindet sich ein Inula helenium- Bestand (Echter Alant).
Im Hönnetal sind also folgende Biotoptypen vorhanden
- Buchenmischwald mit gebietsfremden Laubbaumarten
- Erlenmischwald mit einheimischen Laubbaumarten
- Sonstiger Laubmischwald einheimischer Arten (ein Art dominat)
- Fichtenwald
- Fichtenmischwald mit einheimischen Laubbaumarten
- Wald aus seltenen Nadelbaumarten
- Eschenwald
- Roteichenwald
- Gebuesch, Strauchgruppe
- Fettweide
- Gruenlandbrache
- Fels, Felswand, -klippe
- Steinbruch
Daraus ergeben sich die folgenden Lebensraumtypen:
- Fliessgewaesser der planaren bis montanen Stufe mit Vegetation des Ranunculion fluitantis und des Callitricho-Batrachion
- Lueckige basophile oder Kalk-Pionierrasen (Alysso-Sedion albi)
- Naturnahe Kalk-Trockenrasen und deren Verbuschungsstadien (Festuco-Brometalia)(* besondere Bestände mit bemerkenswerten Orchideen
- Kalkfelsen mit Felsspaltenvegetation
- Nicht touristisch erschlossene Hoehlen
- Waldmeister-Buchenwald (Asperulo-Fagetum)
- Mitteleuropaeischer Orchideen-Kalk-Buchenwald (Cephalanthero-Fagion)
- Schlucht- und Hangmischwaelder Tilio-Acerion
- Schutzwuerdige und gefaehrdete Felsen
Im Naturschutzgebiet Hönnetal kommen folgende Pflanzenarten vor:
- Alpen-Johannisbeere (Ribes alpinum)
- Aronstab (Arum maculatum)
- Artengruppe Gefleckter Aronstab (Arum maculatum agg.)
- Arznei-Thymian (Thymus pulegioides)
- Bach-Spatenmoos (Scapania undulata)
- Baerenschote (Astragalus glycyphyllos (subsp. glycyphyllos))
- Berg-Ahorn (Acer pseudoplatanus)
- Berg-Goldnessel (Galeobdolon montanum)
- Berg-Ulme (Ulmus glabra)
- Besenheide (Calluna vulgaris)
- Bienen-Ragwurz (Ophrys apifera)
- Blasser Schafschwingel (Festuca pallens (subsp. pallens))
- Blaugruene Segge (Carex flacca (subsp. flacca))
- Blauroter Hartriegel (Cornus sanguinea)
- Braunstieliger Streifenfarn (Asplenium trichomanes)
- Breitblaettrige Stendelwurz (Epipactis helleborine)
- Brombeere Sa. (Rubus sectio Rubus)
- Dornfarn Sa. (Dryopteris carthusiana agg.)
- Dornige Hauhechel (Ononis spinosa (subsp. spinosa))
- Dorniger Schildfarn (Polystichum aculeatum)
- Draht-Schmiele (Deschampsia flexuosa)
- Dreizahn (Danthonia decumbens)
- Druesiges Springkraut (Impatiens glandulifera)
- Echtes Johanniskraut (Hypericum perforatum)
- Echtes Springkraut (Impatiens noli-tangere)
- Efeu (Hedera helix (subsp. helix))
- Eiche (Quercus spec.)
- Eichenfarn (Gymnocarpium dryopteris)
- Einbeere (Paris quadrifolia)
- Einbluetiges Perlgras (Melica uniflora)
- Esche (Fraxinus excelsior (subsp. excelsior))
- Europaeische Laerche (Larix decidua (subsp. decidua))
- Faerber-Ginster (Genista tinctoria)
- Feld-Ahorn (Acer campestre)
- Fieder-Zwenke (Brachypodium pinnatum)
- Finger-Segge (Carex digitata)
- Flattergras (Milium effusum)
- Frauenfarn (Athyrium filix-femina)
- Fruehlings-Fingerkraut (Potentilla neumanniana)
- Fruehlings-Platterbse (Lathyrus vernus)
- Gemeine Goldrute (Solidago virgaurea)
- Gemeine Pestwurz (Petasites hybridus (subsp. hybridus))
- Gemeiner Dost (Origanum vulgare)
- Gemeiner Frauenmantel Sa. (Alchemilla vulgaris agg.)
- Gemeiner Natterkopf (Echium vulgare)
- Gemeiner Tuepfelfarn (Polypodium vulgare)
- Gemeines Blaugras (Sesleria caerulea (subsp. caerulea))
- Gemeines Brunnenmoos (Fontinalis antipyretica)
- Gemeines Zittergras (Briza media (subsp. media))
- Gewoehnliche Goldnessel Sa. (Galeobdolon luteum agg.)
- Gewoehnlicher Flieder (Syringa vulgaris)
- Gewoehnlicher Glatthafer (Arrhenatherum elatius (subsp. elatius))
- Gewoehnlicher Hornklee (Lotus corniculatus)
- Gewoehnlicher Wurmfarn (Dryopteris filix-mas)
- Gewoehnliches Pfaffenhuetchen (Euonymus europaeus)
- Gewoehnliches Sonnenroeschen (Helianthemum nummularium)
- Golddistel (Carlina vulgaris (subsp. vulgaris))
- Grosse Brennessel (Urtica dioica)
- Grosse Fetthenne (Hylotelephium maximum)
- Grosses Hexenkraut (Circaea lutetiana)
- Gruene Nieswurz (Helleborus viridis subsp. occidentalis)
- Gundermann (Glechoma hederacea)
- Hain-Rispengras (Poa nemoralis)
- Hainbuche (Carpinus betulus)
- Haselnuss (Corylus avellana)
- Heil-Ziest (Betonica officinalis (subsp. officinalis))
- Hirschzunge (Asplenium scolopendrium (subsp. scolopendrium))
- Horst-Rotschwingel (Festuca nigrescens (subsp. nigrescens))
- Japan-Staudenknoeterich (Fallopia japonica)
- Kleiner Odermennig (Agrimonia eupatoria (subsp. eupatoria))
- Kleiner Wiesenknopf (Sanguisorba minor)
- Knotige Braunwurz (Scrophularia nodosa)
- Magerwiesen-Margerite (Leucanthemum vulgare)
- Maigloeckchen (Convallaria majalis)
- Mauerlattich (Mycelis muralis)
- Mauerraute (Asplenium ruta-muraria (subsp. ruta-muraria))
- Milder Mauerpfeffer (Sedum sexangulare)
- Milzkraut unbestimmt (Chrysosplenium spec.)
- Mittlerer Klee (Trifolium medium)
- Mittlerer Tuepfelfarn (Polypodium interjectum)
- Nesselblaettrige Glockenblume (Campanula trachelium (subsp. trachelium))
- Nestwurz (Neottia nidus-avis)
- Nickendes Perlgras (Melica nutans)
- Platthalm-Rispengras (Poa compressa)
- Purgier-Lein (Linum catharticum)
- Purpur-Fetthenne (Hylotelephium telephium)
- Ribes unbestimmt (Ribes spec.)
- Rohr-Glanzgras (Phalaris arundinacea (subsp. arundinacea))
- Rose unbestimmt (Rosa spec.)
- Rotbuche (Fagus sylvatica (subsp. sylvatica))
- Rote Johannisbeere (Ribes rubrum)
- Rundblaettrige Glockenblume (Campanula rotundifolia)
- Ruprechtskraut (Geranium robertianum)
- Salbei-Gamander (Teucrium scorodonia)
- Sanikel (Sanicula europaea)
- Schoellkraut (Chelidonium majus)
- Schwarz-Erle (Alnus glutinosa)
- Schwarzer Holunder (Sambucus nigra)
- Seidelbast (Daphne mezereum)
- Skabiosen-Flockenblume (Centaurea scabiosa)
- Sommer-Linde (Tilia platyphyllos)
- Stachelbeere (Ribes uva-crispa)
- Sumpf-Kreuzbluemchen (Polygala amarella)
- Tauben-Skabiose (Scabiosa columbaria)
- Trauben-Eiche (Quercus petraea (subsp. petraea))
- Vielbluetige Weisswurz (Polygonatum multiflorum)
- Wald-Bingelkraut (Mercurialis perennis)
- Wald-Ehrenpreis (Veronica officinalis)
- Wald-Erdbeere (Fragaria vesca)
- Wald-Gerste (Hordelymus europaeus)
- Wald-Labkraut (Galium sylvaticum)
- Wald-Reitgras (Calamagrostis arundinacea)
- Wald-Sauerklee (Oxalis acetosella)
- Wald-Schwingel (Festuca altissima)
- Wald-Segge (Carex sylvatica (subsp. sylvatica))
- Wald-Veilchen (Viola reichenbachiana)
- Wald-Zwenke (Brachypodium sylvaticum (subsp. sylvaticum))
- Waldmeister (Galium odoratum)
- Wasserdost (Eupatorium cannabinum (subsp. cannabinum))
- Weide unbestimmt (Salix spec.)
- Weisse Schwalbenwurz (Vincetoxicum hirundinaria (subsp. hirundinaria))
- Wiesbaurs Habichtskraut (Hieracium hypochoeroides)
- Wiesen-Flockenblume (Centaurea jacea)
- Wiesen-Labkraut Sa. (Galium mollugo agg.)
- Wilde Sumpfkresse (Rorippa sylvestris)
- Winter-Linde (Tilia cordata)
- Wirbeldost (Clinopodium vulgare (subsp. vulgare))
- Zerbrechlicher Blasenfarn (Cystopteris fragilis)
- Zottiges Weidenroeschen (Epilobium hirsutum)
- Zweiblaettrige Schattenblume (Maianthemum bifolium)