ลักษณะภูมิประเทศ
สภาพ โดยทั่วไปเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อน ภูเขาทางด้านตะวันออกส่วนใหญ่เป็นภูเขาหินชั้น มีดอยที่สำคัญได้แก่ ดอยถ้ำแกลบ ดอยหัวโท ดอยขุนห้วยไซ ดอยผาแดง ดอยถ้ำง๊อบ ดอยด่านฟาก เป็นต้น ภูเขาทางด้านตะวันตกส่วนใหญ่ เป็นเขตที่มีผืนป่าใหญ่ปกคลุมอยู่มีดอยที่สำคัญได้แก่ ดอยกำพร้า ดอยปุกผักกา ดอยเหล็กจี ดอยสันกิ่วคมพร้า ดอยกิ่วฮูลม ดอยถ้วย ดอยยางกลอ เทือกเขาตอนกลางระหว่างห้วยแม่จกถึง บ้านหนองเขียวแนวเหนือ-ใต้ เป็นที่ราบลุ่มที่มีความสูงไม่มาก มีดอยถ้ำยุง ดอยขุนเป้า เป็นต้น พื้นที่มีความสูงจากระดับน้ำทะเลระหว่าง 400-1,800 เมตร มียอดเขาทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ที่มีความสูงสุดของพื้นที่ได้แก่ ดอยปุกผักกา มีความสูง 1,794
ลักษณะภูมิอากาศ
อุทยาน แห่งชาติเป็นบริเวณที่มีฝนตกชุก เพราะอยู่ในแนวทางที่มีร่องอากาศพาดผ่าน โดยได้รับอิทธิพลของลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ภูมิอากาศโดยทั่วไปอากาศค่อนข้างจะร้อนในฤดูร้อนจะหนาวเย็นในฤดูหนาว อุณหภูมิเฉลี่ยต่ำสุด 7.5 องศาเซลเซียส และเฉลี่ยสูงสุด 26.7 องศาเซลเซียส ฝนตกชุกในฤดูฝน มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรายปีประมาณ 1,838.5 มิลลิเมตร โดยเดือนสิงหาคมจะมีฝนตกมากที่สุด ลักษณะอากาศที่ผิดปกติ ไม่มีภัยธรรมชาติร้ายแรงมากนัก ยกเว้นในช่วงฤดูฝนมักมีลมแรงจัด ในช่วงฝนตกหนัก มีลูกเห็บตกตามมา ทำลายผลไม้ให้เสียหายได้ และอาจมีน้ำไหลบ่าด้วยความรวดเร็ว มีปริมาณน้ำมากทำความเสียหายแก่เส้นทางคมนาคมในเขตพื้นที่หรือบริเวณใกล้ เคียง
พรรณไม้และสัตว์ป่า
เนื่อง จากลักษณะภูมิประเทศเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อน สภาพป่าอุดมสมบูรณ์ และเป็นแหล่งต้นน้ำลำธารหลายชนิด ชนิดป่าประกอบด้วย ป่าไม่ผลัดใบ ได้แก่ ป่าดงดิบแล้ง ป่าดงดิบเขา ป่าสนเขา พันธุ์ไม้ที่สำคัญคือ จำปีป่า ยาง ตะเคียน สมอพิเภก อบเชย ทะโล้ ไม้สนเขา ไม้เหียง ไม้พลวง ป่าผลัดใบ ได้แก่ เบญจพรรณ ป่าเต็งรัง พันธุ์ไม้ที่สำคัญคือ ประดู่ แดงตะแบก ยอป่า เสลา ยมหิน ไผ่เวก ไผ่ป่า หญ้าชนิดต่างๆ เต็ง รัง ติ้ว แต้ว สมอไทย กระโดนฯลฯ ป่าแห่งนี้เป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่าหลายชนิด เพราะเป็นป่าผืนเดียวกับป่าเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าดอยเชียงดาว อำเภอเชียงดาว สัตว์ป่าที่สำคัญประกอบด้วย กวางผา เก้ง หมูป่า วัวแดง กระทิง เม่น ค่าง อีเห็น กระรอก กระแต นกนานาชนิด สัตว์เลื้อยคลานชนิดต่างๆสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เช่น กบชนิดต่างๆ คางคก อึ่งอ่าง เขียด ฯลฯ ส่วนใหญ่พบตามลุ่มน้ำ