พื้นที่ส่วนใหญ่ของอุทยานแห่งชาติรามคำแหง มีภูมิประเทศเป็นเทือกเขาขนาดใหญ่ที่ตั้งสูงขึ้นไปจากที่ราบคล้ายจอมปลวก ซึ่งแยกตัวจากเทือกเขาอื่นโดยเด่นชัด มีลักษณะเป็นเขาสูงสลับซับซ้อน ทอดตัวในแนวเหนือ-ใต้ ระหว่างจังหวัดกำแพงเพชรและสุโขทัย มีภูเขาที่สูงที่สุดคือ “เขาหลวง” ประกอบด้วยเขานารายณ์ สูง 1,160 เมตร เขาพระเจดีย์ สูง 1,185 เมตร เขาภูคาและเขาพระแม่ย่า สูง 1,200 เมตรจากระดับน้ำทะเล เป็นแหล่งต้นน้ำลำธารหลายสายซึ่งไหลรวมกันลงสู่แม่น้ำยม ประกอบด้วย คลองตาเจ็ก คลองเสาหอ คลองวังเงิน คลองเนินคลี คลองด้วงงาม คลองลานทอง คลองมะซาง และคลองเพชรหึง เป็นต้น