มีพื้นที่ 149,375 ไร่ ครอบคลุมพื้นที่ของอำเภอบ้านโคก อำเภอน้ำปาด จังหวัดอุตรดิตถ์ และอำเภอชาติตระการ จังหวัดพิษณุโลก ได้รับการประกาศเป็นอุทยานฯ เมื่อปี 2537 ลักษณะภูมิประเทศประกอบด้วยภูเขาสูงตามแนวชายแดนไทย ลาว มียอดภูสอยดาวสูงที่สุด 2,102 เมตร จากระดับทะเล สภาพพื้นที่เป็นภูเขาสูงที่ป่าปกคลุม เป็นป่าดิบเขาสลับทุ่งหญ้าและป่าสน เช่นป่าสนสามใบ อากาศหนาวเย็นเกือบตลอดทั้งปี มีดอกไม้ป่าพันธุ์ต่าง ๆ เช่น ดอกหงอนนาค ดอกไม้ดินต่าง ๆ ขึ้นอยู่กลางป่าสน ภูสอยดาว สามารถจะมาท่องเที่ยวได้ทั้งปี สำหรับในช่วงปลายฝนต้นหนาวจะได้พบกับดอกไม้สีสวย ๆ ที่มักจะขึ้นเพื่อรับความชุ่มชื้นในช่วงหน้าฝน