ลักษณะภูมิประเทศ
สภาพภูมิประเทศเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อนทอดตัวยาวตามแนวเหนือ-ใต้ โดยค่อนข้างสูงขึ้นจากทางเหนือลงมาทางใต้ โดยมีจุดสูงสุดคือ ยอดดอยหลวง ซึ่งมีความสูงประมาณ 1,694 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง และสภาพดินเป็นดินลูกรังผสมหินโดยเฉพาะบนยอดเขา ส่วนบริเวณหุบเขาจะมีดินสีดำอุดมไปด้วยแร่ธาตุ และหินมีลักษณะเป็นหินกรวดหรือหินปูนทราย เป็นป่าต้นน้ำของแม่น้ำวังและกว๊านพะเยา

ลักษณะภูมิอากาศ
ประกอบ ไปด้วยฤดูกาล 3 ฤดู คือฤดูฝน ระหว่างเดือนมิถุนายน-ตุลาคมฤดูหนาว ระหว่างเดือนพฤศจิกายน-มกราคมฤดูร้อน ระหว่างเดือนกุมภาพันธ์-พฤษภาคม

พันธุ์ไม้และสัตว์ป่า
ประกอบด้วยป่าชนิดต่างๆ 5 ประเภท ได้แก่ ป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง ป่าดิบชื้น ป่าดิบแล้ง และป่าสนเขา มีพันธุ์ไม้ที่สำคัญ เช่น สัก เสลา อินทนิน มะขามป้อม มะกอกป่า มะม่วงป่า ตะเคียนหิน ตะเคียนทอง ชิงชัน ประดู่ กระบก ยมหิน ยมหอม บุนนาค เต็ง รัง เหียง พลวง ยางนา หว้า ก่อเดือย ก่อแป้น ก่อกำยาน สนสามใบ รวมถึงไผ่ขาว ไผ่บง กล้วยป่า เฟินก้านดำ ขิง ข่า กล้วยไม้ดิน ชายผ้าสีดา กระแตไต่ไม้ เอื้องผึ้ง หวายป่า เท้าสิงห์โต เอื้องหมายนา ค้างคาวดำ ดุสิตา แววมยุรา กระดุมเงิน
สัตว์ป่าประกอบด้วย เลียงผา เก้ง กวางป่า หมูป่า หมี อีเห็น ชะมด บ่าง ชะนี ลิงกัง เสือดาว แมวดำ หมาใน กระต่ายป่า กระรอกบิน ตะกวด เต่าปูลู งูชนิดต่างๆ รวมไปถึงไก่ป่า นกเงือก นกพญาไฟพันธุ์เหนือ นกปีกลายสก็อต นกกางเขนหัวขาวท้ายแดง นกศิวะปีกสีฟ้า และนกย้ายถิ่นหายาก เช่น นกกินปลีหางยาวคอสีดำ และนกอื่นมากมายกว่า 200 ชนิด นอกจากนี้ยังมีแมลงมากมายหลายชนิด เช่น ผีเสื้อกลางวัน ผีเสื้อกลางคืน กว่างห้าเขา ผีเสื้อใบไม้ใหญ่ ผีเสื้อหางติ่งปารีส ผีเสื้อถุงทอง เป็นต้น

น้ำตกปูแกง   เป็นน้ำตกที่มีการทับถมของหินปูนที่ปนมากับน้ำ ทำให้เกิดหินงอกหินย้อย และถ้ำมากมายในบริเวณน้ำตก เป็นน้ำตกที่มีความสวยงามมากแห่งหนึ่ง มีจำนวน 9 ชั้น ตั้งอยู่บริเวณบ้านปูแกง อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย โดยปกติจะมีราษฎรในท้องถิ่นเดินทางไปเที่ยวพักผ่อนอยู่เป็นประจำ การเดินทางไปยังบริเวณน้ำตกมีทางลาดยาง แยกจากถนนสายเชียงราย-พะเยา เข้าไปถึงบริเวณน้ำตกระยะทางประมาณ 8 กิโลเมตร เส้นทางใช้ได้ตลอดทั้งปี
น้ำตกจำปาทอง   เป็นน้ำตกที่พบเห็นในสภาพป่าดิบชื้นทั่วๆ ไป มีลักษณะเป็นน้ำตกสูงชัน น้ำใสสะอาด มีทั้งหมด 7 ชั้น โดยมีชั้นที่ 2 และชั้นที่ 3 เป็นชั้นที่สูงและสวยที่สุด บางชั้นสายน้ำตกลงมามีลักษณะคล้ายงาช้างหรือหัวช้างบ้าง ซึ่งราษฎรในท้องถิ่นก็ตั้งชื่อชั้นของน้ำตกที่เห็นตามลักษณะของน้ำตกที่ปรากฏให้เห็น การเดินทางมีถนนลาดยางแยกจากถนนสายเชียงราย-พะเยา ตรงหลักกิโลเมตรที่ 7 ก่อนจะถึงตัวจังหวัดพะเยาเข้าไปประมาณ 16 กิโลเมตร ก็ถึงบริเวณน้ำตก
น้ำตกวังแก้ว   เป็นน้ำตกที่สวยงามมากของอุทยานแห่งชาติดอยหลวง เป็นน้ำตกที่เกิดจากการทับถมของหินปูนที่ปนมากับน้ำเช่นเดียวกับน้ำตกปูแกง แต่มีความสูงมากกว่า มีชั้นของน้ำตกถึงประมาณ 102 ชั้น น้ำตกนี้มีความสวยงามตลอดทั้งปี
ถ้ำนางพญาปางดินไฟ   เป็นถ้ำที่อยู่บริเวณทางน้ำตกวังแก้ว ซึ่งบริเวณดังกล่าวเป็นถ้ำไม่ลึกมากนัก ผนังถ้ำมีหินงอกและหินย้อยที่เกิดจากหินปูน บริเวณก่อนถึง ถ้ำพญาปางดินไฟนี้มีเนินเขาเตี้ยๆ
น้ำตกแม่เหยี่ยน   เป็นน้ำตกสูงชัน น้ำใสสะอาด ไหลตลอดทั้งปี น้ำตกไหลลงมาเป็นสายคล้ายงาช้าง ลดหลั่นกันมาเป็นชั้นๆ จำนวน 7 ชั้น มีความสูงประมาณ 1,000 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง สภาพป่าเป็นป่าดิบชื้น มีไม้ยางเป็นไม้เด่น
ดอยหนอก   อยู่ในเทือกเขาดอยหลวง มีลักษณะนูนขึ้นมาเป็นรูปรีคล้ายโหนกวัว เป็นภูเขาที่มีหน้าผาสูงชันสามารถมองเห็นได้จากเบื้องล่างทางทิศตะวันออกของกว๊านพะเยา ทิศเหนือถนนพหลโยธินไปจังหวัดเชียงราย การไปเที่ยวดอยหนอกเริ่มต้นจากหน่วยพิทักษ์อุทยานแห่งชาติดอยหลวง ที่ 6 (น้ำตกจำปาทอง) ใช้เวลาเดินเท้าประมาณ 10 ชั่วโมง เพื่อไปชมโบราณสถานที่ครูบาศรีวิชัยเป็นผู้สร้างไว้ ชมพันธุ์ไม้ กล้วยไม้ป่า ที่หายาก นก ผีเสื้อ และแมลงต่างๆ ชมทิวทัศน์บริเวณกว๊านพะเยา และชมดวงอาทิตย์ขึ้นยามเช้าในสภาพอากาศที่หนาวเย็นปกคลุมด้วยม่านหมอก การเข้ามาท่องเที่ยวควรติดต่อเจ้าหน้าที่เพื่อนำทางด้วย

ที่ทำการอุทยานแห่งชาติดอยหลวง อยู่บริเวณน้ำตกปูแกง อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย สามารถเดินทางไปได้ 2 ทาง
1 เดินทางจากอำเภอเมือง จังหวัดเชียงราย มาตามถนนสายเชียงราย-พะเยา ถึงบ้านปูแกงระยะทางประมาณ 56 กิโลเมตร แยกทางด้านขวามือเป็นทางเข้าสู่หมู่บ้านและอุทยานแห่งชาติดอยหลวง ระยะทาง 9.5 กิโลเมตร ก็จะถึงน้ำตกปูแกง
2 เดินทางจากอำเภอเมือง จังหวัดพะเยา มาตามถนนสายเชียงราย-พะเยา ถึงบ้านปูแกงระยะทางประมาณ 40 กิโลเมตร แยกทางด้านซ้ายมือเป็นทางเข้าสู่หมู่บ้านและอุทยานแห่งชาติดอยหลวง ระยะทาง 9.5 กิโลเมตร ก็จะถึงน้ำตกปูแกง

อุทยานแห่งชาติจัดเตรียมสถานที่กางเต็นท์และเต็นท์ไว้ให้บริการนักท่องเที่ยว การสำรองที่พักเต็นท์สามารถติดต่อสอบถามรายละเอียดและสำรองที่พักเต็นท์ได้กับอุทยานแห่งชาติโดยตรง
ศูนย์บริการนักท่องเที่ยว มีศูนย์บริการนักท่องเที่ยว ให้บริการข้อมูลเกี่ยวกับอุทยานแห่งชาติ นักท่องเที่ยวสามารถเข้ามาขอรับบริการข้อมูลได้ทุกวัน ไม่เว้นวันหยุดราชการ ระหว่างเวลา 8.00 - 16.30 น.