อุทยานแห่งชาติแม่วะ มีสภาพภูมิประเทศโดยทั่วไปเป็นภูเขาสูงสลับซับซ้อน ทางทิศเหนือและทิศตะวันออกของพื้นที่เป็นภูเขาสูงชัน ทางตอนกลางถึงตอนใต้ของพื้นที่เป็นเทือกเขาสูง โดยบริเวณยอดเขาจะเป็นพื้นที่ราบกว้างใหญ่ ซึ่งมีต้นสนเขาขนาดใหญ่ขึ้นกระจายอยู่ทั่วไป ทำให้มีทิวทัศน์ที่สวยงาม ส่วนทางทิศตะวันตกของพื้นที่เป็นภูเขาหินปูน ความสูงประมาณ 300-400 เมตรจากระดับน้ำทะเล

สภาพป่าในพื้นที่อุทยานแห่งชาติ ประกอบด้วย ป่าเบญจพรรณ ป่าดงดิบ ป่าเต็งรัง ป่าสนเขา พันธุ์ไม้ที่สำคัญได้แก่ มะค่าโมง แดง ประดู่ ตะแบก ชิงชัง มะกอกป่า ยมหิน รกฟ้า กระโดน ตะเคียนทอง กระบาก เต็ง รัง เหียง สนสองใบ สนสามใบ เป็นต้น

ส่วนสัตว์ป่านั้นเนื่องจากสภาพป่าอยู่ในเขตภูเขาสลับซับซ้อน อีกทั้งสภาพป่าที่อุดมสมบูรณ์ มีแหล่งอาหารและแหล่งน้ำกระจัดกระจายอยู่ทั่วพื้นที่ จึงมีสัตว์ป่าอาศัยอยู่มาก เช่น เสือโคร่ง กระทิง หมีควาย กวางป่า เก้ง หมูป่า กระต่ายป่า จำพวกนกได้แก่ เหยี่ยว นกฮูก นกกระปูด นกเค้าแมว กบและปลาชนิดต่างๆ