Küstendünen machen etwa ein Drittel des Cape Cod National Seashore aus, das sich über rund 8.500 Hektar von Chatham bis Provincetown erstreckt. Dünen überwiegen am Strand und auf Nehrungen, entlang der Küstenstreifen des Atlantischen Ozeans und der Cape Cod Bay sowie an der Nordspitze der Halbinsel – ein Gebiet, das als Province Lands bekannt ist. Die Dünen in den Province Lands bildeten sich schon bald nach dem Rückzug der Gletscher (ca. 18.000 Jahre vor unserer Zeitrechnung), als erodierte Sedimente aus der Vorspülebene durch die Küstenströmungen nach Norden transportiert und abgelagert wurden. Der Sand von den Stränden dieses langgestreckten Hakens wurde dann ins Landesinnere geweht und bildete die Dünen. Obwohl sich hier mit der Zeit ein dichter Wald entwickelte, wurde der größte Teil der Vegetation von den europäischen Siedlern entfernt, um sie für Bauzwecke zu nutzen und Land für Landwirtschaft und Viehweiden zu gewinnen. Dies führte zu einer raschen Destabilisierung der Bodenoberfläche, und bis Mitte des 18. Jahrhunderts hatte sich das Gebiet in ein spärlich bewachsenes System von Wanderdünen verwandelt.
CACO-Dünen sind unterschiedlich stark mit Vegetation bedeckt, von der sich ein Teil auf natürliche Weise etabliert hat und ein kleiner Teil zu verschiedenen Zeiten gepflanzt wurde, um die Dünenwanderung zu minimieren. Erfolgreiche Dünenarten haben sich so angepasst, dass sie heiße, trockene und manchmal auch salzige Bedingungen vertragen. Die Pflanzen haben oft eine dicke, wachsartige Kutikula, um den Wasserverlust zu begrenzen. Beim Amerikanischen Strandhafer (Ammophila breviligulata) rollen sich die Blätter bei heißem, trockenem Wetter ein, was die Transpiration verringert. Zu den in den Dünen häufig vorkommenden Pflanzenarten gehören das Amerikanische Strandhafer, die Strand-Goldrute (Solidago sempervirons), der Giftefeu (Toxicodendron radicans), der Wermut (Artemesia campestris ssp. caudata), die Lorbeere (Morella pensylvanica) und die Strandpflaume (Prunus maritima). In interdunalen Senken, die niedrig genug sind, um während eines Teils der Vegetationsperiode mit dem Grundwasserspiegel in Berührung zu kommen, bilden sich saisonale Feuchtgebiete, die unterschiedliche Pflanzengemeinschaften beherbergen.
Eine Reihe von Umweltfaktoren hat gezeigt, dass sie die Pflanzengemeinschaften der Dünen und deren Sukzessions- oder Rückbildungsmuster beeinflussen. Wind kann die strukturelle Integrität von Pflanzen (insbesondere von holzigen Arten) direkt schädigen (bekannt als „Windschnittigkeit“). Der Wind trägt auch Salzsprühnebel mit sich, der das Blattwerk und/oder die Wurzeln der Pflanzen beeinträchtigen kann, obwohl es Hinweise darauf gibt, dass letzteres nur eine Handvoll anfälliger Arten betrifft, die in unmittelbarer Nähe zum Meer wachsen. Trotz dieser Widrigkeiten nimmt die Dünenvegetation immer mehr zu, und Bereiche, die früher kahler Sand waren, sind jetzt mit Pflanzen bedeckt. Dieser Prozess, der als Sukzession bezeichnet wird, wird die Dünen weiterhin stabilisieren und sie in eine Landschaft verwandeln, die ihrem früheren Charakter ähnelt.