ภูมิประเทศของอุทยานแห่งชาติแม่จริม มีลักษณะเป็นภูเขาสลับซับซ้อนมีความสูงชันมากกว่า 35 เปอร์เซ็นต์ ทอดตัวจากทิศเหนือไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ มีเทือกเขาหลวงพระบางซึ่งทอดตัวจากทิศเหนือลงสู่ทิศใต้ เป็นเขตแนวเขตกั้นระหว่างประเทศไทยและประเทศลาว อยู่เหนือจากระดับน้ำทะเลตั้งแต่ 300-1,652 เมตร ความสูงของเทือกเขาจะค่อยลดหลั่นไปทางทิศตะวันตก ยอดดอยที่มีความสูงมากที่สุดคือ ดอยขุนลาน (1,652 เมตร) อยู่ทางทิศตะวันออกของพื้นที่ รองลงมาคือ ดอยแดนดิน (1,558 เมตร) ดอยขุนน้ำปูน (1,530 เมตร) ดอยขุนคูณ (1,307 เมตร) มีแม่น้ำว้าซึ่งไหลมาจากเทือกเขาหลวงพระบางไหลผ่านทางทิศตะวันตกของพื้นที่ เป็นระยะทางประมาณ 7.5 กิโลเมตร มีลำธาร และลำห้วยที่เป็นต้นน้ำน่านอยู่หลายสาย เช่น ห้วยทรายมูล ห้วยสาสี่ ห้วยบ่ายน้อย ห้วยบ่ายหลวง ห้วยน้ำพาง ลำน้ำแปง และแต่ละสายล้วนเป็นอู่น้ำของราษฎรรอบพื้นที่ ลักษณะภูมิอากาศแบ่งออกเป็น 3 ฤดู คือฤดูร้อนซึ่งได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมฤดูร้อนที่พัดจากทิศตะวันออกเฉียงใต้ฝั่งทะเลอันดามัน เริ่มตั้งแต่เดือนมีนาคมถึงเดือนพฤษภาคม ฤดูฝนได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้พัดผ่าน เริ่มเดือนมิถุนายนถึงเดือนตุลาคม และฤดูหนาวซึ่งได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ พัดพาเอาความหนาวเย็นจากแถบขั้วโลกเหนือมายังประเทศไทย เริ่มตั้งแต่เดือนพฤศจิกายนถึงเดือนกุมภาพันธ์ สภาพป่าอุทยานแห่งชาติแม่จริมประกอบด้วย ป่าดิบชื้น ป่าดิบแล้ง ป่าดิบเขา ป่าสนเขา ป่าเบญจพรรณ และป่าเต็งรัง สัตว์ป่าที่ เด่น ได้แก่ เสือ เลียงผา หมี และนกยูง รถยนต์ สามารถเดินทางไปอุทยานแห่งชาติได้ 2 เส้นทาง คือ เส้นทางแรก จากจังหวัดแพร่ ผ่านอำเภอเวียงสา ตามเส้นทางบ้านไหล่น่าน บ้านบุญเรือง บ้านนาสา เลี้ยวขวาตามถนนไปบ้านท่าข้าม บ้านปากุง บ้านห้วยสอน เลี้ยวซ้ายไปตามเส้นทางไปอำเภอแม่จริมถึงบ้านห้วยทรายมูลและเลี้ยวขวาเข้าอุทยานแห่งชาติแม่จริม จากปากทางบ้านห้วยทรายมูล ระยะทางประมาณ 4 กิโลเมตร รวมระยะทางจากอำเภอเวียงสาถึงอุทยานแห่งชาติแม่จริมประมาณ 31 กิโลเมตร เส้นทางที่สอง จากจังหวัดน่าน ข้ามสะพานแม่น้ำน่านไปตามทางหลวงหมายเลข 1168 เลี้ยวซ้ายผ่านวัดพระธาตุแช่แห้งไปตามทางหลวงสายน่าน-แม่จริม ระยะทางประมาณ 38 กิโลเมตร จากอำเภอแม่จริมไปตามทางหลวงหมายเลข 1243 (บ้านนาเซีย-บ้านน้ำมวน) ระยะทางประมาณ 15 กิโลเมตร ถึงบ้านห้วยทรายมูลเลี้ยวซ้ายเข้าที่ทำการอุทยานแห่งชาติแม่จริม ระยะทาง 4 กิโลเมตร รวมระยะทางจากจังหวัดน่านถึงอุทยานแห่งชาติแม่จริม 57