山域のほとんどはスギ・ヒノキ，モウソウチクなどの植林地となっているが，一部にはスダジイ群落やアカマツ群落，常緑・落葉混交二次林が見られる。スダジイ群落は油山観音裏一帯に約1haの良好な林分が見られる。高木層は全体的に萌芽した樹木が多く，かつては薪炭林として利用されていた林分と考えられるが，伐採後の時間の経過とともに，良好な群落として回復している。このほか，油山青年の家付近や山頂，山麓の花畑園芸公園などにスダジイ林が残存している。

アカマツ群落は市民の森の上部，標高300～400ｍにあり，樹高25ｍ，胸高直径40～60cmの林分が残存している。典型的なアカマツ林の姿を止めているが，近年マツクイムシや台風の被害を受け，かつての良好な姿とは言い難い。福岡市森と緑のまちづくり協会により維持管理が行われており，現状は小康を得ている。アカマツ林はかつては山域一帯に広く見られたが，山麓の開発や虫害によりほとんど消滅した。

常緑・落葉混交二次林は自然観察の森でまとまって残存する。この林分は主に薪炭林として利用されてきた雑木林である。この林分は里山維持の目的で必要な手を加えながら維持されている。ヤブツバキ群落は，自然観察の森の谷筋にある。

☆スダジイ群落(E)，☆アカマツ群落(E･H)，常緑・落葉混交二次林(E･G･H)，ヤブツバキ群落(E)

油山(標高597ｍ)は福岡市南部に位置する。主稜は南北に走り，小笠木峠で脊振山地とつながる。地質はほとんどが中生代白亜期末の早良花崗岩からなり，表層は真砂土で覆われる。北側山麓部では古第三紀層も見られる。