ทิวเขานครศรีธรรมราช มีลักษณะตั้งเป็นแกนกลางของคาบสมุทรไทย (ภาคใต้ตอนกลาง) ทอดตัวในแนวเหนือ-ใต้ โดยเริ่มจากเกาะต่าง ๆ ในจังหวัดสุราษฎร์ธานี คือ เกาะเต่า เกาะนางยวน เกาะพงัน เกาะสมุย เกาะกะเต็น และมีบางส่วน ที่จมลงไปในทะเล เรียกส่วนนี้ว่า ช่องแคบสมุย โดยมาโผล่ขึ้นที่อำเภอดอนสัก เขตจังหวัดสุราษฎร์ธานีและอำเภอขนอม เขตจังหวัดนครศรีธรรมราช จังหวัดพัทลุง จังหวัดตรัง โดยทิวเขาที่ผ่านเขตจังหวัดพัทลุงและตรัง ถือเป็นที่กั้นเขตแดนระหว่าง 2 จังหวัดนี้ มักเรียกอีกชื่อว่า "ทิวเขาบรรทัด" จากนั้น แนวทิวเขาทอดยาวลงไปยังเขตแดนระหว่างจังหวัดสตูลกับประเทศมาเลเซีย โดยบรรจบกับทิวเขาสันกาลาคีรีที่ภูเขาซีนา จังหวัดสตูล ซึ่งเป็นเขตแดนธรรมชาติระหว่างไทยกับมาเลเซีย มีความยาวประมาณ 460 กิโลเมตร