La vegetación del Sajama presenta características de dos regiones, el Piso Altoandino Árido a Semiárido de la Región Altoandina y la Puna Árida a Semiárida, Grandes Lagos de la Puna, Salares y Arenales Altoandinos de la región de la Puna y Alta Montaña.

Las siguientes unidades de vegetación diferenciadas en base a la dominancia de las especies vegetales y las características geológicas:

Queñuales densos
Son bosques abiertos de Polylepis tarapacana, forman un cinturón alrededor del nevado Sajama y se encuentran en las laderas de algunos cerros aledaños (Tomarapi, Nor-oeste de Kasilla, etc.).

La formación se caracteriza por presentarse en las colinas, coladas de lava, faldas de montañas, altitudinalmente se encuentra entre 4.200 y 5.100 msnm. Otras especies presentes son Azorella compacta, Calamagrostis dispersa, C. curvula, Tephrocactus sp., Hypochoeris sp. y Cajophora rosulata.

Queñuales semiralos y ralos
Son similares a la anterior subunidad pero el tamaño del queñuas varía entre 0,8 y 2 m. Son arbustos altos con menor densidad y cobertura del terreno y se caracterizan por situarse en colinas y morrenas glaciares. Poseen suelos arenosos-gravosos y rocas de diferente diámetro.

Vegetación de colinas rocosas altas y bajas
Son áreas ubicadas al este y oeste de Patojo y faldas y pies de los Payachatas. Se caracterizan por presentar una dominancia de rocas, pendientes convexas e irregulares, suelos arenosos. Se encuentran Festuca orthophylla, Stipa ichu, Azorella compacta, Conyza deserticola, Pycnophyllum molle, Polylepis tarapacana y Baccharis incarum.

Tholares de Parastrephia lepidophylla
Se encuentran cerca al nevado Sajama, en suelos planos y arenosos de buen drenaje. La vegetación es alimento del ganado doméstico. Predomina Parastrephia lepidophylla y secundariamente Festuca orthophylla.

Tholares de Fabiana densa
Esta formación se encuentra en varias colinas y posee pendientes rectas, con suelos arenosos de erosión laminar y buen drenaje. La especie predominante es Fabiana densa y se encuentra acompañada por especies de escasa cobertura y presencia esporádica de Opuntia sp., Tapetes andina y Cardionema ramosissimum entre otras.

Tholar-pajonal
Predominantemenete es una estepa arbustiva que ocupa gran parte de la llanura y el pie de monte entre los 4.100 y 4.700 msnm.

Vegetación de pedregales
Se encuentra a los bordes del río Tomarapi, con una alta frecuencia de afloramientos rocosos intercalada con vegetación rala. En lugares protegidos crecen P. tarapacana y en sitios descubiertos Parastrephia lepidophylla y Baccharis incarum.

Pajonales de Iru-huichu
Esta formación se encuentra adyacente a los bofedales salinos de llanura. La vegetación predominante es F. orthophylla, Geranium sp. y cojines de Arenaria boliviana.

Bofedales altoandinos
Se encuentran en valles glaciares, en las faldas del Sajama y riberas de lagunas. Son pastizales frecuentados por camélidos silvestres y domésticos. La vegetación predominante Calamagrostis chrysantha, Oxychloe andina, Distichia muscoides y Calamagrostis rigescens.

Bofedales salinos de llanuras y valles
Esta formación se encuentra especialmente en planicies de inundación de la llanura de pie de monte del Sajama, los suelos son húmicos con materia orgánica en descomposición. Se encuentra compuesta por Calamagrostis ovata, C. rigescens, en cojines se encuentra Distichia muscoides y Oxychloe andina.

Dentro de las unidades de escasa vegetación se encuentran:

Lagunas
Las lagunas presentes en el área presentan una escasa vegetación en las orillas, de todas ellas Elodea sp. es la predominante.

Kollpares
Son planicies vecinas a los bofedales, con inclinaciones leves y suelos salinos. La vegetación predominante se caracteriza por Salicomia sp., Poa sp. y Distichlis humilis.