Der Mensch hat in den Sperenberger Gipsbrüchen durch seine jahrhundertelange Tätigkeit vielfältige und kleinräumige Strukturen geschaffen. Sie ermöglichten über 250 verschiedenen und zum Teil seltenen Pflanzenarten sich auf relativ kleinem Raum zu etablieren. Zur Bewahrung dieses einzigartigen Lebensraumes wurden die Sperenberger Gipsbrüche 1998 zum Naturschutzgebiet erklärt.
Die Gipsbrüche umfassen im wesentlichen 4 wassergefüllte Tagebaue mit felsenartigen Aufschlüssen und bewachsenen Hängen sowie trockenen Sohlenbereichen. Hinsichtlich ihrer Pflanzenwelt nehmen die Sperenberger Gipsbrüche eine herausragende Stellung in der Region ein. Im Süden Brandenburgs gehören sie zu den reichhaltigsten Verbreitungsorten von pontischen Steppenpflanzen. Deren Verbreitungsschwerpunkt liegt in den Trockengebieten Südosteuropas, an vereinzelten Orten mit besonderem Mikroklima könnten sich diese Pflanzen jedoch auch bis zu uns ausbreiten.
Als typische und teilweise seltene Arten sind vor allem Steppen-Lieschgras (Phleum phleoides), Karthäusernelke (Dianthus carthusianorum), Sand-Fingerkraut (Potentilla arenaria), Rötliches Fingerkraut (Potentilla heptaphylla), Ähriger Blauweiderich (Pseudolysimachium spicatum), Kleines Mädesüß (Fillipendula hexapetala) und Zwerg-Schneckenklee (Medicago minima) zu nennen.
Im Westteil der Sperenberger Gipsbrüche hat sich eine trockene Variante einer Glatthaferwiese (Arrhenatherium) entwickelt. Hier kommt die in Brandenburg seltene Raue Nelke (Dianthus armeria) vor.
Insbesondere an den sonnigen Felsenhängen sind wärmeliebende Gebüsche (Berberidion) prägende Elemente. Als große Besonderheit finden sich hier vor allem die sehr seltene Acker-Rose (Rosa agrestis) und die Duftarme Rose (Rosa inodora). Kennzeichnend sind darüber hinaus Schlehe (Prunus spinosa), Kreuzdorn (Rhamnus cathartica) und Eingriffeliger Weißdorn (Crataegus monogyna).
In den Säumen der Gebüsche finden sich auf kalkreichen Standorten basiphile (kalkliebende) Trockenrasen und mesophile (wärmeliebende) Säume (Trifolion medii). Letztere bevorzugen mittlere Feuchtigkeitsverhältnisse. Erwähnenswert sind hier besonders Mittlerer Dost (Origanum vulgare), Tauben-Scabiose (Scabiosa columbaria), Alpenklee bzw. Waldklee (Trifolium alpestre) sowie Schmalblättrige Vogelwicke (Vicia tenuifolia) und Schwalbenwurz (Vincetoxicum hirundinaria).
Am östlichen Ende der Sperenberger Gipsbrüche befinden sich dünenähnliche Sandablagerungen. Hier sind Silbergrasfluren (Spergulo morisonii-Coryne-phoretum canescentis) und Kiefernwälder trockener Standorte vertreten.
Die vier Grubengewässer („Tiefbauten”) des Gebietes sind durch den Gipsabbau entstanden. Es sind die einzigen Ausbildungen dieses Biotoptyps in Brandenburg. Sie haben teilweise mesotrophen (mittlerer Nährstoffgehalt) Charakter. Besonders erwähnenswert ist das Vorkommen des Mittleren Nixkrautes (Najas intermedia) und der Armleuchteralge (Chara hispida) im Tiefbau 3. Der Tiefbau 2 wurde früher unter anderem als Betriebsdeponie genutzt und ist nicht Bestandteil des Naturschutzgebietes.
Unter den Vorwäldern bestimmen oft Espenbestände (Zitterpappel) das Bild. Daneben treten Mischbestände verschiedener Gehölze wie Waldkiefer (Pinus sylvestris), Sandbirke (Betula pendula) und Feld-Ulme (Ulmus minor) auf.
Hinzu kommen waldartige Gehölzbestände mit Vertretern der frischen Laubwälder wie Spitzahorn (Acer platanoides), Winterlinde (Tilia cordata), Gemeine Esche (Fraxinus exelsior) und Flatter-Ulme (Ulmus laevis).