En raison de la grande diversité de conditions écologiques présentes sur l'ensemble des entités qu'il rassemble, le site Natura 2000 "Coteaux et Boucles de la Seine" accueille un grand nombre d'habitats naturels d'intérêt communautaire, dont certains considérés prioritaires (*) au niveau européen en raison de leur statut de conservation préoccupant.
Une grande variété de milieux ouverts, cotoient ainsi des habitats forestiers, ainsi que des milieux humides particuliers, comme les tourbières et les sources tuffeuses.
Au total, 21 habitats d'intérêt communautaires ont été recensés lors des inventaires réalisés par le Conservatoire Botanique National du Bassin Parisien (CBNBP) :
- 2330 - Dunes intérieures avec pelouses ouvertes à Corynephorus et Agrostis (entité C)
- 3140 - Eaux oligomésotrophes calcaires avec végétation benthique à Chara spp (entités D et F)
- 4030 - Landes sèches européennes (entité C, E et F)
- 5110 - Formations stables xéro-thermophiles à Buxus sempervirens des pentes rocheuses (entité A)
- 5130 - Formations à Juniperus communis sur landes ou pelouses calcaires (entité F)
- 6110* - Pelouses rupicoles calcaires ou basiphiles de l'Alysso-Sedion albi (entités B et F)
- 6120* - Pelouses calcaires de sables xériques (entités C et F)
- 6210 - Pelouses sèches semi-naturelles et faciès d'embuissonnement sur calcaires (Festuco-Brometalia) [sites d'orchidées remarquables] (retrouvé dans toutes les entités, c'est le deuxième habitat le plus répandu sur le site avec plus de 200 hectares)
- 6230* - Formations herbeuses à Nardus, riches en espèces, sur substrats siliceux des zones montagnardes (et des zones submontagnardes de l'Europe continentale) (entités C et E)
- 6410 - Prairies à Molinia sur sols calcaires, tourbeux ou argilo-limoneux (entités E et F)
- 6430 - Mégaphorbiaies hydrophiles d'ourlets planitiaires et des étages montagnards à alpins (entités D, E et F)
- 6510 - Pelouses maigres de fauche de basse altitude (entités B, C, E et F)
- 7220* - Sources pétrifiantes avec formation de travertins (entités B et F)
- 7230 - Tourbières basses alcalines (entité F)
- 8160* - Eboulis médio-européens calcaires des étages collinéen à montagnard (entité B)
- 8210 - Pentes rocheuses calcaires avec végétation chasmophytique (entités A et B)
- 8310 - Grottes non exploitées par le tourisme (4 grottes dans l'entité B)
- 9120 - Hêtraies atlantiques, acidophiles à sous-bois à Ilex et perfois à Taxus (entité E)
- 9130 - Hêtraies de l'Asperulo-Fagetum (dans toutes entités à part la C, c'est l'habitat le plus répandu sur le site avec plus de 600 hectares)
- 9180* - Forêts de pentes, éboulis ou ravins du Tilio-Acerion (entité A)
- 91E0* - Forêts alluviales à Alnus glutinosa et Fraxinus excelsior (entités E et F)
Les liens renvoient aux fiches correspondantes à chaque habitat sur le site de l'Inventaire National du Patrimoine Naturel (INPN).