ตั้งอยู่บนเทือกเขาตะนาวศรี โดยมียอดเขาหลวงเป็นยอดเขาที่สูงที่สุด และยังเป็นสถานที่ที่พบปูเจ้าฟ้าอีกด้วย ป่าที่พบเป็นป่าเบญจพรรณ ป่าดิบเขา และป่าดิบแล้ง ลักษณะดินเป็นดินร่วนปนทราย และหินเป็นหินแกรนิตและหินลูกรัง นอกจากนี้ เขตอุทยานเป็นพื้นที่ให้กำเนิดต้นน้ำหลายสาย ได้แก่ คลองอ่างทอง คลองแก่ง คลองทับสะแก คลองจะกระ คลองไข่เน่า คลองตาเกล็ด คลองห้วยยาง คลองห้วยมา และคลองหินจวง[2]