เป็นเทือกเขากั้นเขตแดนระหว่างจังหวัดลำพูนที่อำเภอแม่ทาและจังหวัดลำปางที่อำเภอห้างฉัต มีเนื้อที่ทั้งสิ้น 159,556 ไร่ มีอุโมงค์รถไฟยาวที่สุดในประเทศไทย เป็นระยะทาง 1,352 เมตร รถไฟใช้เวลาวิ่งผ่านประมาณ 5 นาที อุทยานแห่งนี้อยู่กึ่งกลางเส้นทางคมนาคมทางรถไฟ ระหว่างลำปาง-ลำพูน ดอยขุนตาลประกอบด้วย ป่าไม้หลายลักษณะ เช่น ป่าดงดิบ ป่าสน เป็นต้น มี 4 ยอดเขา จากเชิงดอยถึงยอดสูงสุดประมาณ 7 กม.