ลักษณะภูมิประเทศโดยทั่วไปเป็นภูเขาสูงชัน เนื่องจากการดันตัวของเปลือกโลก หินฐานเป็นหินอัคนีพวกหินแกรนิต ยุคจูแรสสิค มีอายุประมาณ 135-180 ล้านปี ทางด้านทิศตะวันออกจะมีความลาดชันมาก แนวสันเขาวางตัวไปในแนวตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้ เชิงเขาด้านตะวันออกเฉียงใต้มีความลาดชันน้อย มียอดเขาพระบาทเป็นภูเขาสูงสุด สูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 1,085 เมตร มีที่ราบอยู่ทางทิศตะวันตกเพียงเล็กน้อย บนเขาพระบาทมีหินก้อนใหญ่ลักษณะกลมเกลี้ยงกระจายอยู่ทั่วไป โดยเฉพาะบริเวณรอยพระพุทธบาทมีหินก้อนใหญ่มาก สามารถมองเห็นได้จากพื้นราบนอกเขตอุทยานแห่งชาติ เทือกเขาสูงในอุทยานแห่งชาติเขาคิชฌกูฏเป็นแหล่งต้นน้ำลำธารของลำห้วยที่สำคัญ เช่น คลองกระทิง คลองตะเคียน คลองทุ่งเพล คลองพลวง เป็นต้น ลำน้ำเหล่านี้เป็นแหล่งต้นน้ำที่สำคัญของแม่น้ำจันทบุรี