อุทยานแห่งชาติแม่ปืมมีอาณาเขตไม่มากนัก แต่ป่าเบญจพรรณและป่าเต็งรังที่ปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของอุทยานแห่งชาติก็เป็นจุดเด่นที่สร้างสีสันงดงามในยามหน้าแล้งที่ผืนป่าพากันเปลี่ยนสี อุทยานแห่งชาติมีพื้นที่ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ป่าดอยปุย และป่าแม่ปืม ป่าดอยปุยอยู่ในเขตอำเภอพานและอำเภอเมือง จังหวัดเชียงราย ป่าแม่ปืมอยู่ในพื้นที่อำเภอพานและอำเภอป่าแดด จังหวัดเชียงราย และอำเภอแม่ใจ จังหวัดพะเยา พื้นที่ประมาณ 222,500 ไร่ หรือ 356 ตารางกิโลเมตร (พื้นที่อยู่ในเขตจังหวัดเชียงราย ประมาณ 137,431 ไร่ หรือ 220 ตารางกิโลเมตร และอยู่ในเขตจังหวัดพะเยา ประมาณ 85,069 ไร่ หรือ 136 ตารางกิโลเมตร)