พื้นที่อุทยานแห่งชาติครอบคลุมเทือกเขานครศรีธรรมราชตอนกลาง ประกอบด้วยเทือกเขาสูงสลับซับซ้อนทอดยาวเหนือจรดใต้ขนานไปกับชายฝั่งทะเลด้านตะวันออก ยอดเขาสูงที่สุดของอุทยานฯ คือยอดเขาหลวง และยังเป็นยอดเขาที่สูงที่สุดในภาคใต้ สูงจากระดับทะเลปานกลาง 1,835 เมตร เป็นต้นกำเนิดของต้นน้ำลำธารหลายสาย เช่น แม่น้ำตาปี แม่น้ำปากพนัง คลองกรุงชิง คลองเขาแก้ว พื้นที่บริเวณอุทยานฯ มีฝนตกตลอดปี สภาพป่าเป็นป่าดิบชื้น ด้วยศักยภาพทั้งทางชีวภาพและกายภาพ อุทยานแห่งชาติเขาหลวงจึงได้รับการขนานนามว่า “หลังคาสีเขียวแห่งภาคใต้” เส้นทางสู่ยอดเขาหลวงระหว่างทางจะได้พบกับสภาพป่าครบทุกประเภท พรรณไม้ที่แปลกตาหายาก