Wydmy nadmorskie stanowią mniej więcej jedną trzecią Cape Cod National Seashore, obejmując około 8,500 akrów od Chatham do Provincetown. Wydmy dominują na plaży barierowej i mierzei, wzdłuż brzegów Oceanu Atlantyckiego i Zatoki Cape Cod oraz na północnym krańcu półwyspu – obszarze znanym jako Province Lands. Wydmy w Province Lands zaczęły się tworzyć wkrótce po ustąpieniu lodowca (~18 000 lat p.n.e.), gdy osady z równiny zwałowej zostały przetransportowane na północ i osadzone przez prądy przybrzeżne. Piasek z plaż tego wydłużającego się haka był następnie nawiewany w głąb lądu, tworząc wydmy. Chociaż dojrzałe lasy w końcu się tu zadomowiły, większość roślinności została usunięta przez europejskich osadników w celu wykorzystania jej w budownictwie oraz w celu oczyszczenia terenu dla rolnictwa i wypasu zwierząt. Spowodowało to szybką destabilizację powierzchni ziemi i do połowy XIX wieku obszar ten został przekształcony w słabo porośnięty system ruchomych wydm.
Wydmy CACO są w różnym stopniu porośnięte roślinnością, z której część powstała naturalnie, a niewielka część została zasadzona w różnym czasie w celu zminimalizowania migracji wydm. Gatunki, które odniosły sukces na wydmach, mają przystosowania do tolerowania gorących, suchych, a czasem słonych warunków. Rośliny często mają grubą, woskową kutykulę, która ogranicza utratę wody. W przypadku amerykańskiej trawy plażowej (Ammophila breviligulata), liście zwijają się podczas gorącej, suchej pogody, co ogranicza transpirację. Do pospolitych gatunków roślin występujących na wydmach należą: trawa plażowa, nawłoć nadmorska (Solidago sempervirons), trujący bluszcz (Toxicodendron radicans), piołun (Artemesia campestris ssp. caudata), borówka bagienna (Morella pensylvanica) i śliwa nadmorska (Prunus maritima). W zagłębieniach międzywydmowych, które są na tyle niskie, że przecinają się z poziomem wód gruntowych przez część sezonu wegetacyjnego, tworzą się sezonowe mokradła i wspierają odrębne zbiorowiska roślinne.
Wykazano, że szereg czynników środowiskowych wpływa na zbiorowiska roślinne na wydmach i ich wzorce sukcesji lub regresji. Wiatr może powodować bezpośrednie uszkodzenia fizyczne (znane jako „przycinanie przez wiatr”) integralności strukturalnej roślin (szczególnie gatunków drzewiastych). Wiatr przenosi również aerozol solny, który może wpływać na liście i/lub korzenie roślin, choć sugeruje się, że ten ostatni może dotyczyć tylko kilku podatnych na uszkodzenia gatunków rosnących w bliskiej odległości od oceanu. Pomimo tych trudności, roślinność wydmowa jest coraz liczniejsza, a obszary, które kiedyś były gołym piaskiem, teraz pokrywają się roślinami. Proces ten, znany jako sukcesja, będzie nadal stabilizował wydmy i przekształcał je w krajobraz przypominający ich dawny charakter.