La vegetación espontánea es un componente importante de la biodiversidad urbana y un excelente agente para explorar el mecanismo de retroalimentación mutua entre la urbanización y los ecosistemas urbanos. La rápida urbanización ha tenido un impacto significativo en la composición, estructura y patrones de distribución de la diversidad de la vegetación espontánea urbana. Estudiar los patrones de distribución de la diversidad y las causas de las comunidades de plantas urbanas es beneficioso para comprender los mecanismos de formación y mantenimiento de la diversidad de plantas en hábitats urbanos específicos. Este estudio seleccionó cinco ciudades en diferentes subregiones climáticas de la provincia de Heilongjiang como objetivos de investigación y realizó una investigación de campo utilizando métodos de muestreo uniforme y típico. Se analizaron la composición, el patrón de distribución y los factores determinantes de la vegetación espontánea. Los resultados mostraron lo siguiente: (1) Se registraron un total de 633 ejemplos de vegetación espontánea, pertenecientes a 93 familias y 341 géneros, consistiendo principalmente en plantas herbáceas y plantas nativas. (2) El índice de diversidad y el índice de similitud de la vegetación espontánea en hábitats de tierras abandonadas tipo grava son más altos que en otros tipos de hábitats, mientras que el índice de diversidad de la vegetación espontánea en árboles y arbustos es más bajo, y no hay una diferencia significativa en relación con los diferentes hábitats. (3) La densidad de población urbana es un factor clave que afecta la diversidad de plantas nativas, mientras que la cobertura de plantas leñosas, el área de los parches y el índice de rasgos del paisaje son factores clave que afectan las plantas no nativas. (4) Los resultados del análisis de correspondencia canónica (CCA) mostraron que el poder explicativo total de los factores de características ambientales en relación con el patrón de distribución de la vegetación espontánea fue del 7.5%. La distancia más cercana entre parches adyacentes, la cobertura de plantas leñosas en los parches, la distancia desde el borde de la ciudad, el área del parche y la impermeabilidad de la superficie de las zonas de amortiguamiento fueron factores clave que afectaron la distribución de las especies dominantes en las comunidades de vegetación espontánea. Los resultados de la investigación proporcionarán una referencia importante para la conservación de la biodiversidad urbana y la construcción de paisajes de plantas de espacios verdes urbanos de bajo mantenimiento en la provincia de Heilongjiang.