Die Rhön gilt als Buchenland, und Buchenwälder sind die dominierende potentiell-natürliche Vegetation der Rhön. Doch nach der letzten Eiszeit prägten zunächst Eichen- und Lindenwälder unsere Landschaft. Erst seit etwa 5.000 Jahren wurden sie von der Rotbuche verdrängt. Heute liegt die Rhön mitten im Kernverbreitungsgebiet der Rotbuche. Buchenwälder in all ihren standortbedingten Abwandlungen bilden die beherrschende potentiell-natürliche Vegetation der Rhön. Das bedeutet, dass sich fast überall in unserer Landschaft Buchenwälder ausbilden würden, wenn der Mensch die Landschaft nicht mehr bewirtschaftet oder pflegt.
	Kalk-Buchenwälder sind überwiegend in mittleren Lagen der Rhön anzutreffen und zeichnen sich durch eine artenreiche Krautschicht aus. Es sind beeindruckende hallenartige Wälder, deren Baumschicht fast ausschließlich aus Rotbuchen (Fagus sylvatica) besteht. Insbesondere an Südhängen sind häufiger Eichen eingestreut. Die orchideenreichste Ausprägung des Buchenwaldes ist auf südexponierten Kalkhängen zu finden: Der Orchideen-Buchenwald, Cephalanthero-Fagion, benannt nach den dort vorkommenden Waldvögelein-Arten. Besonders schöne Wälder dieses Typus sind in der vorderen Rhön, im Nüsttal und in der Gegend um Meiningen anzutreffen.
	Zur Flora im Kalk-Buchenwald gehören Bingelkraut (Mercurialis perennis), Waldmeister (Galium odoratum) und Haselwurz (Asarum europaeum), sie wachsen oftmals flächendeckend am Waldboden. Dazwischen finden verschiedene Knollenpflanzen ihren Platz, beispielsweise Türkenbund-Lilie (Lilium martagon), Maiglöckchen (Convallaria majalis), Hohler Lerchensporn (Corydalis cava) und Märzenbecher (Leucojum vernum). Weitere wichtige Charakterarten dieses Lebensraumes sind auch Tollkirsche (Atropa bella-donna), Vielblütiges Salomonsiegel (Polygonatum multiflorum), Sanikel (Sanicula europaea) und Christophskraut (Actaea spicata). Seltener ist der Buchenspargel (Monotropa hypopegea), als große Besonderheiten findet man an isolierten Standorten die Grüne Nieswurz (Helleborus viridis) und die Eibe (Taxus baccata).
	Zahlreiche Orchideen kommen im Kalk-Buchenwald vor: Fast regelmäßig findet man Nestwurz (Neottia nidus-avis) und Weißes Waldvögelein (Cephalanthera damasonium), häufig auch Manns-Knabenkraut (Orchis mascula), Großes Zweiblatt (Neottia ovata), Grünliche Waldhyazinthe (Platanthera chlorantha) und Rotes Waldvögelein (Cephalanthera rubra). Das Purpur-Knabenkraut (Orchis purpurea) ist dagegen nicht in allen Rhöngegenden vertreten.   Typische Orchideen im Kalk-Buchenwald sind auch die Stendelwurz-Arten, die in unterschiedlicher Regelmäßigkeit und Häufigkeit in den Buchenwäldern auf Kalk vorkommen: Breitblättrige (Epipactis helleborine), Kleinblättrige (E. microphylla), Violette (E. purpurata), Schmallippige (E. leptochila) und Übersehene Stendelwurz (Epipactis neglecta). Diese Arten bevorzugen tiefe, humose Böden und schattige, nordexponierte Hänge. Auch die seltene Korallenwurz (Corallorhiza trifida) kommt in den Buchenwäldern auf Kalk vor, sie ist jedoch nicht in allen Rhöngegenden vertreten. Für diese Art bildet die Rhön ein wichtiges Teilareal in Deutschland, und über 90% der hessischen Pflanzen wachsen im Biosphärenreservat Rhön.
	Im Bestand sehr stark zurückgegangen sind Schmalblättriges Waldvögelein (Cephalanthera longifolia) und Frauenschuh (Cypripedium calceolus). Müllers (Epipactis muelleri) und Braunrote Stendelwurz (E. atrorubens) wachsen meist anstelle ehemaliger Hutewälder oder Halbtrockenrasen, die aufgrund der natürlichen Sukzession inzwischen dichter bewaldet sind. Einige Orchideenarten der Buchenwälder leiden unter zu hohem Wildbestand – insbesondere die frischen Austriebe der Stendelwurz-Arten scheinen den Rehen außerordentlich gut zu schmecken. Die Buchenwälder der Rhön sind zwar nicht substanziell bedroht, dennoch besteht ein nicht zu unterschätzendes Gefährdungspotential durch den Waldbau. Die Nutzung des Waldes steht dabei nicht grundsätzlich im Widerspruch zum Schutz der Lebensräume, doch ist eine schonende und am jahreszeitlichen Zyklus orientierte Bewirtschaftung sowie die Koordination der staatlichen, kommunalen, genossenschaftlichen und privaten Waldnutzung sehr wichtig. Einige Buchenwaldgebiete der Rhön sind als Kernzonen des Biosphärenreservates bereits von jeglicher Nutzung ausgenommen.