เขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าเขาบรรทัด ตั้งอยู่ในเทือกเขาบรรทัดซึ่งเป็นเทือกเขาที่วางตัวในแนวเหนือ ใต้ และแบ่งระหว่างภาคใต้ฝั่งตะวันออกและภาคใต้ฝั่งตะวันตก แบ่งเป็นจังหวัดพัทลุง และจังหวัดตรังเป็นภูเขาสูงสลับซับซ้อน มีความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ระหว่าง 100 ? 1,350 เมตรและความสูงชันอยู่ระหว่าง 25o 30o ภูเขาบริเวณเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าเขาบรรทัด นอกจากจะเป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่าจำนวนมาก และยังเป็นแหล่งต้นน้ำทะเลสาบสงขลา ซึ่งอยู่ทางด้านทางทิศตะวันออกของเทือกเขานี้ ได้แก่ คลองนาท่อม คลองหัวมร คลองท่ามะเดื่อ คลองป่าบอน คลองพรุพ้อ และคลองรัตภูมิ ซึ่งคลองเหล่านี้จะเป็นที่รวมของลำน้ำเล็กอีกจำนวนหลายสายที่ไหลลงสู่ทะเลสาปสงขลา ทางด้านตะวันตก นั้นก็เช่นเดียวกันยังมี ลำน้ำอีกหลายสาย ที่ต้นน้ำเกิดจากภูเขาในเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าเขาบรรทัด และไหลลงสู่ทะเลอันดามัน ได้แก่ แม่น้ำตรัง แม่น้ำปะเหลียน คลองลิพังและคลองละงู