สภาพทั่วไปเป็นภูเขาสลับซับซ้อน บางตอนเป็นภูเขาหินที่มีหน้าผาสูงทางทิศตะวันตกของพื้นที่ซึ่งเป็นภูเขาสูง เช่น ดอยแม่วังช้าง ดอยแม่มอก มีแนวติดต่อกันจากเหนือจรดใต้ ลักษณะเป็นรูปปีกการอบพื้นที่ เป็นต้นกำเนิดของลำห้วยหลายสาย เช่น ห้วยทรายขาว ห้วยแม่ท่าแพ ห้วยแม่สาน ห้วยผาจ่อ และห้วยมะนาว เป็นต้น มีที่ราบริมห้วยบ้างและบริเวณริมฝั่งแม่น้ำยม

อุทยานแห่งชาติศรีสัชนาลัย มีลักษณะอากาศคล้ายคลึงกันกับท้องถิ่นใกล้เคียงของจังหวัดในภาคเหนือ ในฤดูร้อนค่อนข้างร้อน ฤดูฝนมีฝนตกชุก และฤดูหนาวจะมีอากาศหนาวจัด โดยเฉพาะระหว่างเดือนธันวาคม-กุมภาพันธ์

สภาพป่าส่วนใหญ่ปกคลุมด้วยป่าดิบชื้น ป่าดิบแล้ง ป่าดิบเขา มีพันธุ์ไม้ได้แก่ ไม้ยาง ตะเคียน มะม่วงป่า แดงนำ ไม้ก่อต่างๆ ไม้พื้นล่างได้แก่ ไผ่ซาง หวาย เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีป่าโปร่ง ทุ่งหญ้า ป่าสน และป่าสัก กระจายอยู่ทั่วไปบ้างเล็กน้อย มีพันธุ์ไม้ได้แก่ ตะแบก กะบาก มะค่าแดง เสลา อ้อยช้าง ส้าน สมพง สนสองใบ สัก ฯลฯ
สัตว์ป่าจะอยู่ตามห้วยต่างๆ และตามหุบเขา เนื่องจากมีน้ำและอาหารสมบูรณ์ ประกอบด้วย กวาง กวางผา เก้ง เลียงผา หมูป่า อีเห็น เม่น ลิง ค่าง ชะนี กระจง หมี ไก่ป่า และที่มีจำนวนน้อยลงแล้วคือ ช้าง และกระทิง

จากตัวจังหวัดสุโขทัยเดินทางไปตามเส้นทางสวรรคโลก-ศรีสัชนาลัย ระยะทางประมาณ 68 กิโลเมตร แล้วเดินทางไปตามถนนสายอำเภอศรีสัชนาลัย-บ้านแก่ง-ห้วยหยวก ระยะทางประมาณ 41 กิโลเมตร ก่อนถึงบ้านห้วยหยวกประมาณ 5 กิโลเมตร จะถึงทางเข้าสู่อุทยานฯ อีกประมาณ 2 กิโลเมตรก็จะถึงที่ทำการอุทยานฯ

อุทยานแห่งชาติศรีสัชนาลัย มีบ้านพักไว้บริการนักท่องเที่ยว 7 หลัง พักได้หลังละ 3-8 คน ค่าธรรมเนียมที่พัก 250-700 บาท และทางอุทยานฯได้เตรียมสถานที่กางเต็นท์ไว้ นักท่องเที่ยวต้องนำเต็นท์ไปเอง