ครอบคลุมพื้นที่ในเขต อ. ชาติตระการ จ.พิษณุโลก และ อ.น้ำปาด จ.อุตรดิตถ์ ลักษณะภูมิประเทศเป็นภูเขาสูงตามแนวชายแดนไทย - ลาว บริเวณที่สูงที่สุดคือ ยอดภูสอยดาว สูงถึง 2,102 เมตร อากาศหนาวเย็นเกือบตลอดทั้งปี สภาพป่าส่วนใหญ่ยังอุดมสมบูรณ์ มีทุ่งหญ้าขนาดใหญ่ในพื้นที่ที่เคยเป็นที่ทำกินของชาวเขาเผ่าม้ง แหล่งท่องเที่ยวในเขตอุทยานฯ ได้แก่ ป่าสน ทุ่งดอกไม้ หน้าผาจุดชมวิว น้ำตกสายทิพย์ และน้ำตกภูสอยดาว พื้นที่ป่าสนสามใบ เหมาะแก่การมาเที่ยวชมในช่วงเดือนสิงหาคม - กันยายน เนื่องจากจะพบเห็นทะเลหมอกและดอกไม้ต่างๆ โดยเฉพาะดอกหงอนนาคขึ้นอยู่ทั่วไป และกล้วยไม้ป่าตามคาคบไม้ใหญ่ ระยะทางเดินทางจากเชิงเขา 6.5 กิโลเมตร บางช่วงเป็นเส้นทางชัน ใช้เวลาประมาณ 4 - 5 ชั่วโมง มีสถานที่กางเต็นท์และห้องสุขาบริการ