อุทยานแห่งชาติภูเรือมีลักษณะภูมิประเทศเป็นทิวเขาสูงสลับซับซ้อนประกอบด้วย เขาหินทรายเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนั้นเป็นหินแกรนิตสลับกันไป ลักษณะเช่นนี้จึงทำให้มีที่ราบสูงสลับกับยอดเขาสูงทั่วไป มียอดเขาสูงที่สุดคือ ยอดภูเรือ มีความสูงถึง 1,365 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ยังมียอดเขาที่สำคัญ คือ ยอดเขาภูสัน มีความสูง 1,035 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง และยอดภูกุ มีความสูง 1,000 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ลักษณะเช่นนี้เองจึงเป็นแหล่งต้นน้ำลำธารที่สำคัญก่อให้เกิดลำธารหลายสาย เช่น ห้วยน้ำด่าน ห้วยบง ห้วยเถียงนา ห้วยทรายขาว ห้วยติ้ว และห้วยไผ่ ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของน้ำตกห้วยไผ่ที่สวยงามแห่งหนึ่ง
เป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 16 ของประเทศไทย มีพื้นที่ครอบคลุมอำเภอภูเรือและอำเภอท่าลี่ ส่วนสาเหตุที่ภูเขาลูกนี้มีชื่อเรียกว่าภูเรือก็เพราะตัวภูเขามีลักษณะโดดเด่นเป็นชะโงกผายื่นออกมา รูปร่างคล้ายเรือสำเภาลำใหญ่ บริเวณพื้นที่ราบบนยอดภูเรือเปรียบเสมือนท้องเรือ ถ้าหากเราขึ้นไปที่บริเวณยอดภูเรือ ณ จุดที่มีความสูงที่สุด คือ 1,365 เมตรจากระดับน้ำทะเล เราจะสามารถชมทัศนียภาพได้โดยรอบ ซึ่งนักท่องเที่ยวส่วนใหญ่นิยมเดินทางขึ้นยอดภูเรือกันแต่เช้าเพื่อให้ทันชมแสงแรกของวัน พร้อมกับสัมผัสอากาศหนาวจับใจที่มีทะเลหมอกลอยในหุบเขาสลับซับซ้อนอยู่เบื้องล่าง จากการที่อุทยานแห่งชาติภูเรือประกอบไปด้วยยอดเขาสูง จึงทำให้มีอุณหภูมิเฉลี่ย 22.5 องศาเซลเซียสและหนาวเย็นตลอดทั้งปี
ภูเรือมีสภาพป่าหลายชนิดปะปนกันอย่างสวยงามทั้งป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง ป่าดงดิบ ป่าสนเขา โดยเฉพาะ ยอดภูเรือ ประกอบด้วยป่าสนเขาสลับกับสวนหินธรรมชาติแซมด้วยพุ่มไม้เตี้ย สลับด้วยทุ่งหญ้าเป็นระยะที่พบโดยทั่วไป ได้แก่ กุหลาบป่า มอส เฟิน และกล้วยไม้ที่สวยงาม เช่น ม้าวิ่ง สามปอย ไอยเรศ เอื้องคำ เอื้องผึ้ง เอื้องเงิน ซึ่งขึ้นตามต้นไม้และโขดหิน กล้วยไม้เหล่านี้จะออกดอกบานสะพรั่งให้ชมสลับกันไปตลอดทั้งปี นอกจากนี้ป่าภูเรือยังมีสัตว์ป่าที่ชุกชุมพอสมควรที่พบบ่อย เช่น หมี เก้ง กวางป่า หมูป่า หมาไน ลิง พญากระรอกดำ ไก่ฟ้าพญาลอ ไก่ป่า และชุกชุมไปด้วยกระต่ายป่า เต่าเดือย เต่าปูลูและนกชนิดต่างๆที่สวยงามอีกมากมาย โดยเฉพาะในฤดูหนาวจะอพยพมาจากประเทศจีนเป็นจำนวนมาก