玉山國家公園以玉山為名，此山系因歐亞、菲律賓板塊相擠撞而高隆，主稜脈略呈十字形，十字交點即為標高3,952公尺的主峰；園內超過3,000公尺且名列「臺灣百岳」的高山有30座，其中玉山東峰為陡立險峻的十峻之首、秀姑巒山是中央山脈第一高峰、關山是南臺首嶽、新康山為東臺一霸，這一座座高山就像眾星拱月般，將玉山圍繞襯托，也呈現山岳型國家公園的氣勢。

玉山園內山脈起伏劇烈，高聳入雲的山頭，被四周低地有效的孤立，代表著程度不一的隔離作用，因此物種多樣性低及特有種比例高，是高山生態的一大特色。再加上園區垂直落差達3,600公尺，各種亞熱帶到亞寒帶的典型林相交錯鑲嵌，可說是臺灣森林生態的縮影。植群帶涵蓋熱帶雨林、暖溫帶雨林、暖溫帶山地針葉林、冷溫帶山地針葉林、亞高山針葉林及高山寒原等，此區面積雖僅為臺灣的3%，但卻包含半數以上原生植物，不容小覷。

水文方面，玉山國家公園是一個良好而廣大的集水區，是臺灣中、南、東部大河濁水溪、高屏溪、秀姑巒溪之發源地。而園內登山者的良泉高山湖泊，則成因豐沛的雨水滲匯於凹地，若凹地下方為頁岩層等不透水岩層，即集匯成高山湖泊，如中央山脈的大水窟、嘉明湖，南橫的天池等都屬如此。