VQG Vũ Quang nằm trong một vùng núi thấp núi trung bình và một phần núi cao, chênh cao địa hình từ 30-2286 m (đỉnh Rào Cỏ). Địa hình núi cao vực sâu thung lũng hẹp, độ dốc lớn, độ chia cắt sâu và dày.
Địa hình đặc trưng bằng 3 kiểu sau:
- Kiểu địa hình núi diện tích 31.180ha chiếm 56,6% diện tích Vườn, phân bố chạy dọc theo biên giới Việt Lào. Độ cao của địa hình núi từ 301-2000m với nhiều đỉnh cao độ dốc 20-350 có nơi hơn 350. Đây là kiểu đại hình đặc trưng có ý nghĩa quan trọng trong bảo tồn đa dạng sinh học.
- Kiểu địa hình đồi đai cao < 300m có diện tích 23.681ha chiếm 43% tổng diện tích VQG độ dốc nhỏ hơn so với kiểu địa hình núi là từ 15-300 phân bố chủ yếu ở phân khu phục hồi sinh thái, chủ yếu các khu vực tiếp giáp vùng đệm. Thực vật ở kiểu địa hình này chứa nhiều tác động của con người, đặc biệt từ năm 1986 trở về trước là khu vực dành riêng cho khai thác lâm sản. Kiểu địa hình đồi có ý nghĩa trong việc phục hồi hệ sinh thái bản địa góp phần bảo tồn nguồn gen, đa dạng sinh học cho Vườn Quốc gia.
- Kiểu địa hình đồng bằng dốc tụ và thung lũng có diện tích rất ít 197ha chiếm 0,4% tồn Vườn, phân bố theo dạng đồng bằng ở Hương Quang và dạng thung lũng ở Hoà Hải, hiện đang được sử dụng canh tác nơng nghiệp và dân cư. Nhìn chung Vũ Quang có nhiều đỉnh núi cao hiểm trở, độ dốc lớn và nhiều khe suối chia cắt địa hình VQG thành các lưu vực lịng chảo có sườn nghiêng, bãi bằng dưới các đỉnh núi.
3.1.3. Khí hậu
- Lượng mưa trung bình hàng năm 2.304 mm tại đây có 2 mùa rõ rệt đó là mùa mưa và mùa khơ. Mùa mưa từ tháng 7 đến tháng 12, mùa khô từ tháng 1 đến tháng 6.
- Nhiệt độ trung bình 230C, nhiệt độ cao nhất 41,20C vào tháng 7, nhiệt độ thấp nhất 2,60C vào tháng 1.