อุทยาน แห่งชาติเขาแหลม เป็นพื้นที่ส่วนหนึ่งของแนวเทือกเขาตะนาวศรีที่มีเทือกเขาสลับซับซ้อน ทอดตัวตามแนวเหนือใต้ มีความสูงประมาณ 100-1,700 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ส่วนใหญ่จะเป็นหินปูน หินทราย และหินดินดาน ยอดเขาที่สูงที่สุดคือ เขาใหญ่ มีความสูงประมาณ 1,767 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง จากสภาพที่เป็นภูเขาสลับซับซ้อนก่อให้เกิดลำน้ำที่สำคัญหลายสายที่ไหลลงสู่ แม่น้ำแควน้อยและอ่างเก็บน้ำเขื่อนเขาแหลม ได้แก่ แม่น้ำรันตี ห้วยป้อมปี่ใน แม่น้ำบิคี่ใหญ่ ห้วยองค์พระ ห้วยเกรียงไกร ห้วยปิล๊อก ห้วยประจำไม้ ห้วยลึก ห้วยน้ำซับ ห้วยแก่งคะยือ ห้วยป่าตอง ห้วยซองกะเลีย ห้วยติพิ ห้วยทิม่องทะ ห้วยวังขยาย ห้วยช่องแคบ ห้วยท่ามะเดื่อ ห้วยน้ำมุด ห้วยเกริงกะเวีย เป็นต้น ส่วนที่เป็นพื้นน้ำของอ่างเก็บน้ำเหนือเขื่อนเขาแหลมซึ่งการไฟฟ้าฝ่ายผลิต แห่งประเทศไทยได้สร้างขึ้นในปี 2522 และได้กักเก็บน้ำเป็นครั้งแรกในปี 2527 โดยกกเก็บน้ำในระดับปกติ 155 เมตร และสูงสุด 160.5 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง คิดเป็นพื้นที่ผิวน้ำ ประมาณ 388 ตารางกิโลเมตร หรือร้อยละ 25.92 ของพื้นที่อุทยานแห่งชาติเขาแหลม

สภาพ ภูมิอากาศอยู่ในเขตโซนร้อนที่มีอิทธิพลของลมตะวันออกเฉียงใต้ และลมจากทะเลอันดามัน แบ่งเป็น 3 ฤดู คือ ฤดูฝน ระหว่างกลางเดือนพฤษภาคม-ตุลาคม จะมีฝนตกชุกในเดือนกรกฎาคม - สิงหาคม ปริมาณฝนรายปีเฉลี่ยจะอยู่ในช่วงประมาณ 1,600-2,200 มิลลิเมตร โดยมีปริมาณฝนมากที่สุดในบริเวณด้านเหนือสุดของพื้นที่อุทยานแห่งชาติ ฤดูหนาว ระหว่างเดือนพฤศจิกายน-กุมภาพันธ์ มีอุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยประมาณ 14 องศาเซลเซียส ในเดือนธันวาคม ฤดูร้อน ระหว่างเดือนมีนาคม-กลางเดือนพฤษภาคม มีอุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ยประมาณ 37-38 องศาเซลเซียส ในช่วงเดือนเมษายน

สภาพ โดยทั่วไปของป่าบริเวณอุทยานแห่งชาติเขาแหลม มีสภาพเป็นป่าเบญจพรรณ มีไม้ชนิดต่างๆ ขึ้นอย่างหนาแน่น มีเรือนยอดทึบ บางบริเวณพื้นที่มีความชื้นสูง เช่น บริเวณริมลำห้วยหรือตามร่องห้วย จะมีต้นไม้ขึ้นหนาแน่นเป็นพิเศษ มีสภาพคล้ายป่าดงดิบ พื้นที่ป่าส่วนมากอยู่บริเวณทิศตะวันออกและทิศตะวันตกของอุทยานแห่งชาติ ชนิดไม้ที่พบ ได้แก่ อินทรชิต แคยอดดำ แดง สมอพิเภก สะทิบ กาสามปีก เปล้าใหญ่ ลาย หว้า ลูกดิ่ง พืชพื้นล่างได้แก่ ลูกไม้ของไม้ชั้นบน เต่าร้าง เข็มป่า ชะอม เหมือดโลด เป็นต้น นอกจากพื้นที่ป่าเบญจพรรณแล้ว ยังมีพื้นที่ป่าเสื่อมโทรมซึ่งจะรวมถึงพื้นที่ที่ถูกบุกรุกทำลายเปลี่ยนเป็น พื้นที่เกษตรกรรม พื้นที่ดังกล่าวอยู่รอบๆ อ่างเก็บน้ำ ทางตะวันออกของพื้นที่อุทยานแห่งชาติ และบริเวณแนวเขตทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ของอุทยานแห่งชาติ พื้นที่ป่าเสื่อมโทรมเป็นพื้นที่ที่ถูกราษฎรบุกรุกแผ้วถาง ภายหลังปล่อยทิ้งไว้ให้รกร้าง มีหญ้า ลูกไม้ต่างๆ และไผ่ขึ้นทดแทน ชนิดไม้ที่พบ เช่น เปล้าใหญ่ หว้า อุโลก คอแลน เป็นต้น

สัตว์ป่าที่อาศัยร่วมกันในเขตอุทยานแห่งชาติเขาแหลมมีไม่น้อยกว่า 268 ชนิด พบโดยทั่วไป ได้แก่ เก้ง ชะนีมือขาว อีเห็นธรรมดา นากเล็กเล็บสั้น พญากระรอกดำ กระรอกปลายหางดำ กระจ้อน ค้างคาวขอบหูขาวกลาง ค้างคาวหน้ายาวใหญ่ ค้างคาวเล็บกุด นกจาบดินอกลาย นกกะรางหัวหงอก นกเสือแมลงหัวขาว นกปรอดเหลืองหัวจุก นกปรอดคอลาย นกปรอดดำ นกหัวขวานสี่นิ้วหลังทอง นกหัวขวานเขียวป่าไผ่ นกหัวขวานแคระจุดรูปหัวใจ เหยี่ยวแมลงปอขาแดง นกบั้งรอกแดง นกขุนแผนหัวแดง นกโพระดกคางแดง จิ้งเหลนหลากหลาย จิ้งเหลนภูเขาเกล็ดเรียบ กิ้งก่าบินปีกสีส้ม กิ้งก่าหัวแดง กิ้งก่าแก้ว ตุ๊กแกบ้าน งูสามเหลี่ยม งูลายสาบคอแดง เขียดจิก กบอ่อง กบหนอง ปาดจิ๋วลายเลอะ ปาดตีนเหลือง ปาดจิ๋วลายแถบ คางคกบ้าน อึ่งอ่างบ้าน อึ่งข้างดำ อึ่งหลังจุด และอึ่งน้ำเต้า เป็นต้น ในบริเวณอ่างเก็บน้ำเขื่อนเขาแหลมและลำธารต่างๆ มีปลาน้ำจืดอาศัยอยู่หลากชนิด เช่น ปลาสลาด ปลาแปบขาว ปลาซิวหางกรรไกร ปลาสร้อยขาว ปลาไส้ตันตาแดง ปลากระทุงเหว ปลาชะโด ปลาตะเพียนสมพงษ์ ปลาจิ้งจอก ปลาค้อ ปลาอาด ปลาแขยงหิน และปลากด เป็นต้น

สถานที่ท่องเที่ยว
น้ำตกเกริงกระเวีย เจดีย์โบอ่อง เมืองบาดาล น้ำตกไดช่องถ่อง บึงเกริงกระเวีย เกาะมะพร้าวกะทิ น้ำตกกระเต็งเจ็ง จุดชมทิวทัศน์ป้อมปี่