En lo que a Fitogeografía se refiere, Caleta Olivia, pertenece al distrito del Golgo San Jorge (dentro de la región Patagónica), dado que este cubre las mesetas que rodean al Golfo, desde Cabo Raso hasta Punta Casamayor.
La vegetación del distrito incluye estepas herbaceas, estepas arbustivas y matorrales de arbustos, esta vegetación zonal corresponde al conjunto de plantas típicas del micro monte Patagónico, con muchas especies en forma de matas que constituyen la flora autóctona; entre ellas crece una vegetación intrazonal, esto es, no autóctona, que asocia y a veces reemplaza a la primigenia; en esta comarca dicha vegetación es halófilo y de tipo pradera de bañado en las partes bajas donde se acumulan las aguas.
En general esta vegetación presenta alta adaptación a la defensa contra la sequía, contra el viento y los hervíboros. En las especies arbustivas es frecuente la espinilla y la afilia, así como también la presencia de los pelos de resina o de ceras protectoras. Son muy abundantes las especies en cojín, desde las matas hemisféricas , como el neneo (Mulinium spinosum), hasta los cojines compactos, y las especies con crecimiento heteroblástico provista de ramitas de crecimiento limitado cubiertas de hojas apretadas, como el colapiche (Nassavian glomerulosa).

Entre las especies abundantes de la región se destacan: duraznillo (Colaguaya intergerrima), neneo ( Mlinium spinosum), calafate (Borberis buxifolia), zampa (Atriplex lampa), algarrobo (Proposis patagónico), matalaguna (Lycium Ameghino), malaspina (Trevoa patagónica), mata negra (Verbena tridens),
colapiche ( Nassauvia glomerulosa), coirón fino (Poa duseneií), coirón poa (Poa ligaluris), coirón amarillo (Stipa Chrysophylla), coirón flechilla (Stipa Psilantila), coirón blanco (Fostucas Pallencens), uña de gato (Chuquraga Aurea), leña piedra (Azerellia Caespitosa), matamora (Senecio Selaginoides Lobulatos), charca o yuyo moro (Senecio), mamuel choique (Andesmía Campestris), yaoyín (Lycium Chilense), mata dulce (Verbena Alotocarpa), cebadilla (Bromus Uniloides), cardilla (Amsinkia Hispida), quilimbai (Chuquiraga Avellanedae), pichoga patagónica (Eupnobia Colina), mata caballo (Propisis Desnudans), inglua rubia (Marribium Oficinali), jume (Pscaeda Dibaricata), garbancillo (Astragarus Patagónicus).En cuanto al mar, podemos decir que tiene una importante riqueza de algas, las cuáles son explotadas comercialmente por una empresa privada.