มีพื้นที่ทั้งหมดประมาณ 231 ตร.กม. พื้นที่ส่วนใหญ่อยู่บนเกาะพะงัน อ.เกาะพะงัน จ.สุราษฏร์ธานี สภาพทั่วไปเป็นภูเขาทอดตัวยาวจากเหนือลงใต้ มีความสูง 378-627 ม. จากระดับน้ำทะเลปกคลุมด้วยป่าดิบชื้น และเป็นต้นน้ำของคลองหลายสายที่ไหลหล่อเลี้ยงชุมชนบนเกาะ นอกจากนี้พื้นที่อุทยานแห่งชาติยังรวมถึงหาดทราย เวิ้งอ่าว พื้นน้ำ และเกาะต่าง ๆ ในบริเวณใกล้เคียงด้วย
                   หาดทรายขาวละเอียดและน้ำทะเลสีครามใสสะอาดของเกาะพะงัน ดึงดูดนักท่องเที่ยวชาวต่างชาติให้เดินทางมาพักผ่อน บนเกาะเล็ก ๆ แห่งนี้ยังมีผืนป่าที่อุดมสมบูรณ์อยู่ในพื้นที่ของอุทยานแห่งชาติน้ำตกธารเสด็จ เป็นต้นกำเนิดของธารน้ำตกหลายแห่ง โดยเฉพาะน้ำตกธารเสด็จที่มีชื่อเสียงมานาน

น้ำตกธารเสด็จ

                    เป็นน้ำตกซึ่งมีลักษณะเป็นธารน้ำไหลจากภูเขาตกลงมาตามโขดหินเป็นช่วงๆ อยู่ท่ามกลางธรรมชาติป่าเขาร่มรื่น เมื่อปี พ.ศ.2432 รัชกาลที่ 5 เสด็จประภาสเกาะพะงันและน้ำตกธารเสด็จทรงจารึกพระปรมาภิไธยย่อ จปร. ไว้บนก้อนหินใกล้กับน้ำตก และทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างพลับพลาที่ประทับไว้ (ปัจจุบันกรมศิลปากรบูรณะขึ้นใหม่) ทั้งยังทรงนำกวางมาปล่อยไว้จำนวนหนึ่งซึ่งยังคงอาศัยอยู่ในป่ามาจนทุกวันนี้ ต้นน้ำของน้ำตกธารเสด็จคือคลองธารเสด็จ ไหลลงทะเลบริเวณอ่าวธารเสด็จซึ่งมีหาดทรายขาวละเอียดและโขดหินแปลกตา
                    เกาะพะงันอยู่ห่างจากฝั่งสุราษฎร์ธานีประมาณ 80 กม. มีเรือโดยสารจากท่าบ้านดอนไปถึงท่าเรือท้องศาลาบนเกาะพะงันทุกวัน จากนั้นต่อรถไปที่ทำการอุทยานแห่งชาติ หรือนั่งเรือไปที่อ่าวธารเสด็จ (เดินทางได้เฉพาะในช่วงเดือนตุลาคม-มกราคม) จากอ่าวธารเสด็จเดินตามสายน้ำขึ้นไปเที่ยวน้ำตกได้
                  นอกจากนี้อุทยานแห่งชาติน้ำตกธารเสด็จยังมีสถานที่น่าสนใจ เช่นน้ำตกแพง รวมทั้งแหล่งดำน้ำตามเกาะเต่า เกาะว่าว เกาะหินใบ เกาะตุ้งกู และเกาะตุ้งกา