อุทยานแห่งชาติน้ำตกทรายขาวมีพื้นที่ทั้งหมดอยู่บริเวณทิวเขาสันกาลาคีรีซึ่งเป็นทิวเขายาวที่สลับซับซ้อนติดต่อกัน มียอดเขานางจันทร์เป็นยอดเขาที่สูงที่สุด ส่วนใหญ่พื้นที่จะลาดลงไปทางทิศตะวันตก เป็นที่เนินเขา และเป็นที่ราบ ดินจะเป็นดินเหนียวปนทราย หินเป็นปูนและหินแกรนิต เป็นต้นกำเนิดของห้วยทรายขาว ห้วยโผงโผง ห้วยบอน ห้วยแกแดะ ห้วยลำหยัง ห้วยคลองเรือ ห้วยต้นตะเคียน ห้วยลำชิง ห้วยลำพะยา ฯลฯ ซึ่งลำห้วยลำธารเหล่านี้จะไหลมารวมกันเป็นแม่น้ำเทพา