สภาพพื้นที่โดยทั่วไป มีลักษณะสัณฐานเป็นเทือกเขาหินทรายสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางคล้ายกับเทือกเขาทั่วๆ ไปของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ซึ่งเทือกเขาเหล่านี้ทอดตัวเป็นแนวยาวจากทิศเหนือสู่ทิศใต้ ขนานกับอ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์ เป็นแหล่งกำเนิดต้นน้ำลำธารส่วนหนึ่งของลำน้ำที่สำคัญหลายสาย เช่น ลำน้ำพอง ลำน้ำเชิญ ลำน้ำชี เป็นต้น แบ่งพื้นที่ได้เป็น 2 ส่วน คือ ส่วนที่อยู่ในเทือกเขาภูพานคำ ด้านทิศเหนือและด้านทิศใต้อยู่ในเทือกเขาภูเม็ง และเทือกเขาภูผาดำ-ภูผาแดง พื้นที่ด้านทิศตะวันตกมีสภาพลาดชันสลับกับหน้าผาในบางช่วงจรดที่ราบอ่างเก็บน้ำด้านล่าง ส่วนพื้นที่ด้านทิศตะวันออกเป็นที่ราบเชิงเขามีความสูงโดยเฉลี่ยประมาณ 600 เมตร