อุทยานแห่งชาติสิรินาถประกอบด้วยผืนน้ำประมาณ 76 เปอร์เซ็นต์ และผืนดินประมาณ 24 เปอร์เซ็นต์ มีลักษณะภูมิประเทศที่สำคัญ คือ ป่าเขารวกเขาเมือง เขาใสครู ซึ่งมีลักษณะธรณีสัณฐานเป็นภูเขาหินแกรนิต และเชิงเขาซึ่งถูกกระบวนการผุพังและกัดกร่อน โดยมียอดเขาใสครูความสูง 335 เมตร และยอดเขาเมืองหรือเขาม่วงสูง 295 เมตร ธรณีสัณฐานที่ชายฝั่ง ซึ่งเกิดจากการทับถมของตะกอนชายฝั่งทะเลรูปแบบต่างๆ โดยสามารถจำแนกเป็น หาดทราย ได้แก่ หาดท่าฉัตรไชย หาดทรายแก้ว หาดไม้ขาว ซึ่งยาวต่อเนื่องจากทิศเหนือลงมาถึงหาดในยางทางทิศใต้ ซึ่งมีลักษณะเป็นหัวแหลมยื่นไปในทะเลเนื่องจากการงอกของทรายด้านหลังแนวปะการังซึ่งลดความรุนแรงของคลื่นมากกว่าบริเวณอื่น ความยาวรวมกันประมาณ 13 กิโลเมตร ต่อมายังหาดทรายที่อ่าวทุ่งหนุงซึ่งเป็นที่ราบทราย-ทรายแป้ง กว้างประมาณ 1 ตารางกิโลเมตร และมีระดับเหนือน้ำในเวลาน้ำลง เป็นทางออกของคลองพะม่าลงหรือเรียกว่า ปากคลองปากบาง ซึ่งแต่เดิมในบริเวณทางออกจะเป็นพื้นที่ราบน้ำขึ้นถึงของปากคลองและมีสภาพเป็นป่าชายเลนและที่ลุ่มน้ำกร่อยอยู่ในเขตอุทยานแห่งชาติ แต่ปัจจุบันถูกบุกรุกถมดินทำให้หมดสภาพไป นอกจากนี้ในอุทยานแห่งชาติ ยังมีหาดทรายสั้นๆ ระหว่างหัวแหลมผาชัน เกิดจากการสะสมของทรายจากการกร่อนของหน้าผาหินโดยคลื่นและกระแสน้ำเลียบฝั่ง ได้แก่ หาดในทอน หาดในทอนน้อย หาดที่อ่าวหินกรวย ส่วนบริเวณเกาะทะทางทิศใต้เป็นหาดทรายที่ต่อเนื่องขึ้นมาจากหาดบางเทาพบว่า กำลังเกิดลักษณะของสันดอนทรายงอกเชื่อมจากแผ่นดินไปยังเกาะทะ ส่วนชายทะเลบริเวณเขาใสครูและเขาม่วงมีลักษณะส่วนใหญ่เป็นหน้าผาหิน หาดหิน และลานตะพักหิน ที่เกิดจากการกระทำของคลื่น