อุทยานแห่งชาติภูหินร่องกล้า ตั้งอยู่กลางเทือกเขาสูงชันสลับซับซ้อน มีพื้นที่ครอบคลุมรอยต่อสองจังหวัด คือ อำเภอด่านซ้าย จังหวัดเลย และอำเภอนครไทย จังหวัดพิษณุโลก มีเอกลักษณ์เฉพาะทางธรณีวิทยาให้ผู้เยี่ยมเยือนได้สัมผัส และเรียนรู้ ภูมิประเทศโดยทั่วไปเป็นเทือกเขา สลับซับซ้อน ประกอบด้วยยอดภูเขาที่สำคัญคือ ภูหมันขาว ภูแผงม้า ภูขี้เถ้า ภูลมโล ภูหินร่องกล้า โดยมีภูหมันขาวเป็นยอดเขาที่สูงที่สุด สูงประมาณ 1 ,820 เมตรจากระดับน้ำทะเล เทือกเขาเหล่านี้จะมีความสูงลดหลั่นลงไปจากด้านทิศตะวันออกไปทางทิศตะวันตก และ เป็นแหล่งกำเนิดของแม่น้ำลำธารหลายสาย เช่น ห้วยลำน้ำไซ ห้วยน้ำขมึน ห้วยออมสิงห์ ห้วยเหมือดโดน และห้วยหลวงใหญ่
ความเป็นที่สุดของภูหินร่องกล้าอยู่ที่ธรณีสัณฐานลานหินทราย ซึ่งเกิดจาการเคลื่อนตัวและคดโค้งของเปลือกโลก ไม่ว่าจะเป็น “ลานหินปุ่ม” ที่มีลักษณะเป็นเสาหินกลมมนเตี้ยๆ เรียงกันเป็นแถวอย่างน่าดูชม โดยปุ่ม หินดังกล่าวมีความสูงเพียง 15 เซนติเมตร และมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 30 เซนติเมตร ลานหินปุ่มตั้งอยู่บนหน้าผาทิศตะวันตกของอุทยานแห่งชาติฯ จึงเป็นจุดชมอาทิตย์อัสดงที่งดงามน่าประทับใจยิ่ง ถัดมาคือ ”ลานหินแตก” ที่มีลักษณะเป็นลานหินกว้างใหญ่เนื้อที่ถึง 40 ไร่ ล้วนเต็มไปด้วยรอยแตกร้าวเป็นร่องลึกบนพื้น เหมาะแก่การสะสมความชื้นจนมีพวกไลเคน มอสส์ เฟิน และกล้วยไม้นานาชนิดเติบโตขึ้น และส่วนสุดท้ายคือซันแคร็ก (Suncrack) หรือเนินหินเตี้ยๆ ที่มีลวดลายเป็นปุ่มโปนคล้ายเกล็ดงูขนาดยักษ์ ดูราวกับงานศิลป์อันวิจิตรบรรจงของธรรมชาติ