El Parque Nacional Talampaya se encuentra en la eco-región Monte de Sierras y Bolsones, la cual constituye una región árida con amplia diversidad geológica y geomorfológico que se presenta desde Jujuy hasta el norte de Mendoza. El clima es subtropical seco en el norte. Toda la región recibe escasas precipitaciones, en general entre 80 y 200 mm. La temperatura de verano es relativamente cálida; en el resto del año el frío es más o menos intenso en toda la región. Los cambios de temperatura son muy marcados, tanto durante el día como entre estaciones.
La fisonomía vegetal del monte es una estepa arbustiva alta (de 1 a 3m de altura), a veces muy abierta, caracterizada por la predominancia de jarillas (Larreasp.), con retamo, pichana, brea, tintitaco entre otras especies, que constituyen la típica comunidad del jarillal. Esta formación ocupa generalmente los suelos bien drenados de valles intermontanos y bolsones, mientras que en los flancos serranos y montañosos la vegetación arbustiva se hace más baja y dispersa, apareciendo como emergentes las cactáceas columnares o cardones, que alcanzan 4 o 5 m de altura. En los fondos de los bolsones se definen condiciones ecológicas de alta concentración salina por fuerte evaporación del agua, los salares, donde se desarrollan comunidades halófilas (jumeales y zampales). Bordeando los mismos aparecen algarrobales, gracias a la oferta de agua subterránea que compensa localmente la aridez de la región. Esto permite la presencia de bosques en galería sobre las terrazas fluviales de los cursos de agua de la región.
En el Parque, la vegetación es de tipo xerófila, con predominio de formaciones arbustivas dominadas por jarillas (Larrea cuneifoliay Larrea divaricata). También se encuentran especies como el retamo (Bulnesia retama), Brea (Cercidium praecox) y tusca (Acacia aroma). Existen especies endémicas de la provincia del Monte, como la chica (Ramorinoa girolae) y especies de distribución restringida en la Argentina como la verdolaga (Halophytum ameghinoi)(Morelo, 1958; Cabrera, 1994).
En los valles de los ríos y arroyos principales donde mejoran las condiciones de humedad y aumenta el contenido de materia orgánica del suelo, se desarrolla una vegetación arbórea, con predominio de algarrobos (Prosopis sp.), chañares (Geoffroea decorticans), brea (Cercidium praecox) y molles (Schinus molle). Arboles de gran porte han desaparecido a raíz de una intensa explotación y por el desarrollo de extensos medanos que se van desplazando gradualmente hacia el sur (Gentili 1972).
En las acumulaciones arenosas, conos de deyección y faldeos de suave gradiente que marginan las zonas serranas también hay vegetación arbustiva junto con cactáceas. Esta formación se vuelve más cerrada en las desembocaduras de las quebradas, con arbustos de hasta tres metros de alto, árboles emergentes y un estrato de gramíneas forrajeras naturales (Gentili 1972).
Dentro de la planicie aluvial de los grandes colectores en sectores de escaso gradiente, relacionados con afloramiento de aguas con gran contenido de sal, se desarrollan suelos excesivamente salinizados, con una vegetación halófila, con amplio predominio de jume (Suaeda divaricata), y algunos ejemplares de chilca (Baccharis sp.). Cuando las aguas aflorantes son poco salinizadas se desarrollan gramíneas altas, especialmente cortadera (Cortaderia rudiuscula) y carrizo (Phragmites australis) (Gentili 1972).
En algunos sectores altos de los faldeos serranos, vinculados a afloramientos de aguas subterráneas, proliferan dentro del arbustal gramíneas forrajeras. Se forman así potreros naturales, sumamente importantes por constituir la zona de veranada de los escasos rebaños de ovejas y cabras que los pobladores pueden mantener (Gentili 1972).
