Vườn quốc gia (VQG) Xuân Sơn được phát triển từ tên cũ của Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Sơn và được chính thức công bố theo Quyết định số 49/2002/QĐ- TTg ngày 17/4/2002 của Thủ tướng Chính phủ.
VQG Xuân Sơn được xếp vào loại VQG (National Park) trong hệ thống các khi rừng đặc dụng hiện có của Việt Nam. Theo phân loại của IUCN (1994) VQG Xuân Sơn thuộc 2 trong 6 bậc phân hạng các Khu bảo vệ của Thế giới (Category IIa, National Park)
Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Sơn được thành lập theo Quyết định số 194/CT ngày 09/8/1986 của Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng nay là Thủ tướng Chính phủ với diện tích là 5.487 ha nằm trên địa bàn huyện Thanh Sơn, huyện có diện tích rừng và độ che phủ rừng lớn nhất tỉnh Phú Thọ. Năm 2002 được chuyển hạng từ khu BTTN Xuân Sơn thành Vườn quốc gia Xuân Sơn.
Đây là khu vực núi đá vôi có hệ sinh thái rừng điển hình của miền Bắc Việt Nam với một khu hệ động, thực vật có giá trị cao về đa dạng sinh học. Đây cũng là nơi sinh sống và tồn tại nhiều loại động, thực vật quý hiếm đang bị đe dọa ở mức độ quốc gia và toàn cầu. Mặt khác trong hệ thống núi đá vôi của VQG Xuân Sơn tuy chưa có nghiên cứu đầy đủ nhưng cùng đã phát hiện được một hệ thống hang động phong phú, đa dạng và độc đáo với khoảng 30 hang động, trong đó có nhiều hang động đẹp có ý nghĩa sinh học cao như Hang Dơi, Hang Lấp, Hang Lạng v.v.
Là một trong số 30 VQG hiện có ở nước ta, việc xây dựng VQG Xuân Sơn có ý nghĩa rất quan trọng trong hệ thống VQG Việt Nam cũng như trong sự nghiệp bảo tồn và phát triển đa dạng sinh học Việt Nam.