มีเนื้อที่ประมาณ 512 ตารางกิโลเมตร หรือ 320,000 ไร่ ครอบคลุมพื้นที่อำเภอดอกคำใต้ อำเภอปง และอำเภอเชียงม่วน จังหวัดพะเยา มีสภาพป่าแตกต่างกันไป ได้แก่ป่าดงดิบ ป่าเบญจพรรณ และป่าเต็งรัง ภูมิประเทศทั่วไปเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อนทอดตัวในแนวเหนือ-ใต้ มีพื้นที่ราบลุ่มของอำเภอเชียงม่วนอยู่ตอนกลาง มีดอยภูนางสูง 1,202 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง เป็นต้นน้ำสำคัญที่ไหลลงสู่แม่น้ำแม่ยมทั้งหมด
ภายในอุทยานฯ ดอยภูนาง มีสถานที่เที่ยวทางธรรมชาติที่น่าสนใจได้แก่น้ำตกธารสวรรค์ มีลักษณะเป็นน้ำตกหินปูนชั้นเดียว แต่กว้างประมาณ 15 เมตร แบ่งออกเป็นสองฝั่ง ฝั่งซ้ายมีแอ่งน้ำด้านล่างสามารถลงเล่นน้ำได้ ส่วนฝั่งขวาลักษณะเป็นโขดหินน้อยใหญ่สามารถเดินเล่นได้เช่นกัน ก่อนทางเข้าอุทยานยังมีทุ่งดอกทานตะวันเป็นจุดชมพระอาทิตย์ขึ้นที่สวยงามมากๆ ของอุทยานด้วย ที่เที่ยวรอบๆ อุทยานฯ ดอยภูนางยังมีอีกมาก โดยเฉพาะที่ฝั่งต้า อยู่ในเขตติดต่อกับบ้านไชยสถาน หมู่ที่ 4 ตำบลเชียงม่วน ลักษณะคล้ายแพะเมืองผี เหมาะสำหรับนั่งพักผ่อนชมทิวทัศน์
