1. Vị trí địa lý
VQG Pù Mát nằm về phía Tây Bắc tỉnh Nghệ An, cách thành phố Vinh khoảng 160km theo đường quốc lộ, toạ độ địa lý của vườn:
18 46' - 19 12' Vĩ độ Bắc.
104 24' - 104 56' Kinh độ Đông.
Ranh giới của vườn: phía Nam có chung 61km với đường biên giới Lào.
Phía Tây giáp với xã Tam Hợp, Tam Định, Tam Quang (huyện Tương Dương).
Phía Bắc giáp với xã Lạng Khê, Châu Khê, Lục Dạ, Môn Sơn (huyện Con Cuông).
Phía Đông giáp với các xã Phúc Sơn, Hội Sơn (huyện Anh Sơn).

VQG Pù Mát

2. Diện tích
Toàn bộ diện tích VQG nằm trong địa giới hành chính của 3 huyện Anh Sơn, Con Cuông và Tương Dương tỉnh Nghệ An. Diện tích vùng lõi 94.275ha (sau hiệu chỉnh năm 1999) và vùng đệm khoảng 100.000ha nằm trên diện tích 16 xã.
Huyện Tương Dương gồm 4 xã: Tam Hợp, Tam Định, Tam Quang, Tam Hoá.
Huyện Con Cuông gồm 7 xã: Lạng Khê, Châu Khê, Lục Dạ, Môn Sơn, Yên Khê, Bồng Khê, Chi khê.
Huyện Anh Sơn gồm 5 xã: Phúc Sơn, Hội Sơn, Tường Sơn, Cẩm Sơn, Đỉnh Sơn.
3. Địa hình - địa mạo
Khu vực có địa hình phức tạp, chia cắt mạnh. Các đỉnh dông phụ có độ dốc lớn, độ cao trung bình từ 800  1000m, địa hình hiểm trở. Phía Tây Nam của VQG là nơi có địa hình tương đối bằng, thấp và là nơi sinh sống trước đây cũng như hiện nay của một số cộng đồng người dân tộc. Ở đó nhiều hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp đã và đang diễn ra. Nằm trong khu vực còn có khoảng 7.057ha núi đá sỏi và phần lớn diện tích nằm ở vùng đệm của VQG, chỉ có khoảng 150ha nằm trong vùng lõi.
4. Đất đai, thổ nhưỡng
- Đất đai
VQG Pù Mát nằm trên dãy Trường Sơn Bắc, quá trình kiến tạo địa chất được hình thành qua các kỷ Palezoi, Đề vôn, Các bon, Pecmi, Tri at...đến Mioxen cho tới ngày nay. Trong suốt quá trình phát triển của dãy Trường Sơn thì chu kỳ tạo núi Hecxinin, địa hình luôn bị ngoại lực tác động mạnh mẽ tạo nên 4 dạng địa mạo chủ yếu sau:
+ Núi cao trung bình: Nằm ngay biên giới Việt Lào với vài đỉnh cao trên 2000m. (Phulaileng cao 2711m, Rào cỏ cao 2286m), địa hình vùng này rất hiểm trở, đi lại cực kỳ khó khăn.
+ Kiểu núi thấp và đồi cao: Kiểu này chiếm phần lớn diện tích của miền và có độ cao từ 1000m trở xuống, cấu trúc tương đối phức tạp, được cấu tạo bởi các trầm tích, biến chất, địa hình có phần mềm mại và ít dốc hơn.
+ Thung lũng kiến tạo, xâm thực: Kiểu này tuy chiếm một diện tích nhỏ nhưng lại thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, độ cao thấp hơn gồm thung lũng các sông suối khe Thời, khe Choang, khe Khặng (sông Giăng) và bờ phải sông Cả.
+ Các khối đá vôi nhỏ: Kiểu này phân tán dạng khối, uốn nếp có quá trình karst trẻ và phân bố hữu ngạn sông Cả ở độ cao 200 - 300m. Cấu tạo phân phiến dày, màu xám đồng nhất và tinh khiết.
- Thổ nhưỡng
Các loại đất trong vùng đã xác định:
+ Đất feralit mùn trên núi trung bình (PH), chiếm 17.7%, phân bố từ độ cao 800 -1000m dọc biên giới Việt Lào.
+ Đất feralit đỏ vàng vùng đồi và núi thấp (F), chiếm 77.6%, phân bố phía Bắc và Đông Bắc VQG.
+ Đất dốc tụ và đất phù sa D, P chiếm 4.7%, phân bố thành giải nhỏ xen kẽ nhau bên hữu ngạn sông Cả.
+ Núi đá vôi (K2) chiếm 3.6% phân bố thành giải nhỏ xen kẽ nhau bên hữu ngạn sông Cả.
5. Khí hậu thuỷ văn
VQG Pù Mát nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, do chịu ảnh hưởng của dãy Trường Sơn đến hoàn lưu khí quyển nên khí hậu ở đây có sự phân hoá và khác biệt lớn trong khu vực.
- Chế độ nhiệt:
+ Nhiệt độ trung bình năm 23 - 240C, tổng nhiệt năng từ 8500 - 87000C.
+ Mùa đông từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau do chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc nên nhiệt độ trung bình trong các tháng này xuống dưới 200C và nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất xuống dưới 180C (tháng giêng).
+ Ngược lại trong mùa hè, do có sự hoạt động của gió Tây nên thời tiết rất khô nóng, kéo dài tới 3 tháng (từ tháng 4 đến tháng 7). Nhiệt độ trung bình mùa hè lên trên 250C, nóng nhất vào tháng 6 và 7, nhiệt độ trung bình là 290C. Nhiệt độ tối cao lên tới 420C ở Con Cuông và 42.70C ở Tương Dương vào tháng 4 và 5, độ ẩm trong các tháng này có nhiều ngày xuống dưới 30%.
- Chế độ mưa ẩm:
Vùng nghiên cứu có lượng mưa ít đến trung bình, 90% lượng nước tập trung trong mùa mưa, lượng mưa lớn nhất là tháng 9, tháng 10 và thường kèm theo lũ lụt. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Các tháng 2, 3, 4 có mưa phùn do chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc. Tháng 5, 6, 7 là những tháng nóng nhất và lượng bốc hơi cũng cao nhất.
+ Độ ẩm không khí trong vùng đạt 85 đến 86%, mùa mưa lên tới 90%. Tuy vậy nhưng giá trị cực thấp về độ ẩm vẫn thường do thời kỳ nóng kéo dài.
- Thuỷ văn:
Trong khu vực có hệ thống sông Cả chạy theo hướng Tây Bắc đến Đông Nam. Các di lưu phía hữu ngạn như khe Thơi, khe Choang, khe Khặng lại chạy theo hướng Tây Nam lên Đông Bắc và đổ nước vào sông Cả.
+ Cả 3 con sông trên đều có thể dùng bè mảng đi qua một số đoạn nhất định. Riêng khe Choang và khe Khặng có thể dùng thuyền máy ngược dòng ở phía hạ lưu.
+ Nhìn chung mạng lưới sông suối khá dày đặc, do lượng mưa phân bố không đều giữa các mùa và các khu vực nên tình trạng lũ lụt và hạn hán thường xuyên xẩy ra.