Les dunes côtières représentent environ un tiers du Cape Cod National Seashore, couvrant environ 8 500 acres de Chatham à Provincetown. Les dunes prédominent sur les cordons littoraux et les flèches littorales, le long des marges côtières de l’océan Atlantique et de la baie de Cape Cod, ainsi qu’à l’extrémité nord de la péninsule – une zone connue sous le nom de Province Lands. Les dunes des Province Lands ont commencé à se former peu après le retrait des glaciers (~18 000 ans avant notre ère) lorsque les sédiments érodés de la plaine d’épandage ont été transportés vers le nord et déposés par les courants littoraux. Le sable des plages de ce crochet allongé a ensuite été soufflé vers l’intérieur des terres pour former les dunes. Bien qu’une forêt mature ait fini par s’établir ici, la plupart de la végétation a été enlevée par les colons européens pour être utilisée dans la construction et pour dégager des terres pour l’agriculture et le pâturage du bétail. Cela a entraîné une déstabilisation rapide de la surface du sol et, au milieu des années 1800, la zone avait été convertie en un système de dunes mouvantes à la végétation éparse.
Les dunes de l’OCC sont couvertes de façon variable de végétation, dont une partie s’est établie naturellement et dont une petite partie a été plantée à diverses époques pour tenter de minimiser la migration des dunes. Les espèces de dunes qui réussissent ont des adaptations pour tolérer les conditions chaudes, sèches et parfois salées. Les plantes ont souvent une cuticule épaisse et cireuse pour limiter la perte d’eau. Dans le cas de l’ammophile à feuilles étroites (Ammophila breviligulata), les feuilles s’enroulent par temps chaud et sec, ce qui réduit la transpiration. Les espèces végétales communes des dunes comprennent l’ammophile à ligule courte, la verge d’or des mers (Solidago sempervirons), le sumac vénéneux (Toxicodendron radicans), l’armoise (Artemesia campestris ssp. caudata), le laurier rose (Morella pensylvanica) et le prunier des plages (Prunus maritima). Dans les dépressions interdunaires qui sont suffisamment basses pour recouper la nappe phréatique pendant une partie de la saison de croissance, des zones humides saisonnières se forment et soutiennent des communautés végétales distinctes.
Il a été démontré qu’un certain nombre de facteurs environnementaux influencent les communautés végétales des dunes et leurs modèles de succession ou de régression. Le vent peut causer des dommages physiques directs (connus sous le nom de « taille du vent ») à l’intégrité structurelle des plantes (en particulier les espèces ligneuses). Le vent transporte également des embruns salés, qui peuvent affecter le feuillage et/ou les racines des plantes, bien qu’il ait été suggéré que ce dernier point ne concerne qu’une poignée d’espèces sensibles poussant à proximité de l’océan. Malgré ces difficultés, la végétation des dunes est de plus en plus abondante et des zones qui étaient autrefois du sable nu sont maintenant couvertes de plantes. Ce processus, connu sous le nom de succession, continuera à stabiliser les dunes et à les transformer en un paysage ressemblant à leur caractère passé.