อุทยานแห่งชาติแม่เงา ตั้งอยู่ในท้องที่ของอำเภอแม่สะเรียง อำเภอสบเมย จังหวัดแม่ฮ่องสอน และอำเภอท่าสองยาง จังหวัดตากมีพื้นที่ทั้งหมดประมาณ 257,650 ไร่ หรือ 412.24 ตารางกิโลเมตรจากการที่อุทยานแห่งชาติแม่โถ จังหวัดเชียงใหม่ ได้ดำเนินการสำรวจพื้นที่ป่ารอบเขตอุทยานแห่งชาติแม่โถ เพื่อที่จะผนวกเข้าเป็นอุทยานแห่งชาติเพิ่มเติม และได้พบว่าพื้นที่ป่าบริเวณใกล้เคียง ซึ่งอยู่ในจังหวัดแม่ฮ่องสอนยังมีสภาพป่าที่สมบูรณ์เหมาะสมที่จะจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติแห่งใหม่ และรายงานผลการสำรวจนี้ให้กรมป่าไม้ทราบ กรมป่าไม้จึงได้ออกคำสั่งที่ 1061/2536 ลงวันที่ 24 มิถุนายน 2536 ให้นายนิรันดร์ กมลาพร นักวิชาการป่าไม้ 5 ปฏิบัติงานประจำอุทยานแห่งชาติภูกระดึง กองอุทยานแห่งชาติไปดำเนินการสำรวจข้อมูลรายละเอียดเบื้องต้น พื้นที่ป่าบริเวณป่าสงวนแห่งชาติป่าแม่ยวมฝั่งซ้าย แปลงที่ 2 และพื้นที่ป่าบริเวณใกล้เคียง ในระหว่างวันที่ 19 กรกฎาคม - 17 สิงหาคม 2536ต่อมากรมป่าไม้ได้ออกคำสั่งที่ 614/2537 ลงวันที่ 17 เมษายน 2537 ให้นายนิรันดร์ กมลาพร ไปดำเนินการสำรวจข้อมูลเพิ่มเติมป่าแม่ยวมฝั่งซ้าย จังหวัดแม่ฮ่องสอน รวมทั้งป่าท่าสองยาง จังหวัดตาก ป่าอมก๋อย จังหวัด เชียงใหม่ และจัดตั้งพื้นที่ดังกล่าวเป็นอุทยานแห่งชาติ โดยให้ทำหน้าที่เป็นหัวหน้าอุทยานแห่งชาตินี้ด้วย และในการประชุมคณะกรรมการอุทยานแห่งชาติ ครั้งที่ 2/2538 วันที่ 18 พฤษภาคม 2538 มีมติเห็นชอบให้จัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ ขณะนี้อยู่ระหว่างเสนอร่างพระราชกฤษฎีกา เพื่อกำหนดเป็นอุทยานแห่งชาติต่อไป มีเนื้อที่ประมาณ 257,650 ไร่