ปัจจุบันมีพื้นที่ครอบคลุมท้องที่จังหวัดสกลนคร และจังหวัดกาฬสินธุ์ เนื้อที่ประมาณ 415,439 ไร่ หรือ 664.70 ตารางกิโลเมตร ประกอบด้วยป่าที่อุดมสมบูรณ์และมีธรรมชาติที่สวยงาม เช่น น้ำตก ถ้ำ หน้าผาทิวทัศน์ตามธรรมชาติ ตลอดจนผืนป่าแห่งนี้ในอดีตได้ชื่อว่าเป็นปัญหาทางด้านการเมือง และยังเป็นแหล่งสะสมอาวุธยุทธภัณฑ์ที่ใช้สำหรับต่อต้านทหารกองทัพญี่ปุ่นในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 ลักษณะโครงสร้างทางธรณีเป็นหินทราย โดยมีความสูงอยู่ระหว่าง 200 567 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ประกอบด้วยชนิดป่าที่สำคัญ 3 ชนิด คือ ป่าเต็งรัง ป่าเบญจพรรณ และป่าดิบแล้ง มีสัตว์ป่าอาศัยอยู่ในอุทยานแห่งชาติภูพานไม่น้อยกว่า 162 ชนิด และในบริเวณแหล่งน้ำยังพบปลาน้ำจืดอีกหลายชนิดอีกด้วย