แหล่งทรัพยากรธรรมชาติที่สำคัญในอำเภอป่าแดด ประกอบด้วย

ป่าไม้

อำเภอป่าแดดมีพื้นที่ป่าไม้คิดเป็นร้อยละ 5 ของพื้นที่ มีพื้นที่ป่าไม้ที่สำคัญ ได้แก่ ป่าสงวนแห่งชาติป่าแม่ปืม แม่พุง ทางด้านทิศตะวันตก และป่าแม่ลอยไร่ ป่าสักลอ และป่าแม่พุงทางทิศตะวันออก

แหล่งน้ำ

แหล่งน้ำสำคัญในอำเภอป่าแดด ประกอบด้วย

• แม่น้ำพุง มีต้นกำเนิดในเขตอำเภอพาน ไหลผ่านตำบลป่าแงะ ตำบลป่าแดด ตำบลสันมะค่า และไหลไปบรรจบกับน้ำแม่อิงบริเวณตำบลสันมะค่า ระยะทางประมาณ 20 กิโลเมตร
• น้ำแม่อิง มีต้นกำเนิดในเขตอำเภอเมืองพะเยา จังหวัดพะเยา ไหลผ่านอำเภอป่าแดดที่บริเวณบ้านสันบัวคำ บ้านวังผา บ้านวังศิลา ตำบลสันมะค่า และเป็นเส้นแบ่งแนวเขตการปกครองระหว่างอำเภอป่าแดดกับอำเภอดอกคำใต้ จังหวัดพะเยา ทางทิศใต้
• โครงการชลประทานขนาดเล็ก เป็นฝายกั้นลำน้ำพุง จำนวน 2 แห่ง ได้แก่ ฝายร่องเปาและฝายวังเคียน นอกจากนี้ยังมีฝายประชาอาสาและฝายน้ำล้นอื่น ๆ อีกจำนวน 19 แห่ง และอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กจำนวน 2 แห่ง