มีพื้นที่ทั้งหมด ประมาณ 397 ตารางกิโลเมตร ครอบคลุมพื้นที่ อ.สะเมิง และ อ.แม่แจ่ม ภูมิประเทศเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อนที่สูงตั้งแต่ 500–1,809 เมตรจากระดับน้ำทะเล มียอดดอยสูงสุด คือ ดอยปุ้งเกี๊ย พื้นที่ปกคลุมด้วยป่าเต็งรัง ป่าเบญจพรรณ ป่าสนเขา และป่าดิบเขา สถานที่น่าสนใจในอุทยาน ได้แก่ ถ้ำหลวงแม่สาบ บ่อน้ำอุ่นธรรมชาติ ตั้งอยู่ตรงที่ทำการอุทยานฯ น้ำมีอุณหภูมิสูงประมาณ 38 องศาเซลเซียส