湖南大围山国家森林公园矗立于浏阳东部湘赣交界处，西距省会长沙118公里，东临江西铜鼓，南接万载，北靠平江。地理坐标：东经114°01′51″～114°12′52″，北纬28°20′54″～28°28′47″。        

湖南大围山国家森林公园属于中亚热带季风湿润气候，年均气温11℃～16℃，一月平均温度-4℃～2.5℃，七月气温20℃～28℃。年最低温度-13℃，最高温度38℃。无霜期243天，年均降雨量1800～2000毫米，年相对湿度83%以上，年日照179天。

湖南大围山国家森林公园属构造剥蚀、侵蚀花岗岩中低山地貌，以中山地貌为主。山脉走向呈近东西方向（NEE向）与构造线走向吻合。分水岭位于山体中部，最高点七星岭海拔1607.9米，最低点位于花门电站海拔230米，最大高差1377.9米，一般高差500至800米。地形坡度一般15°～35°，局部达40°～70°。在海拔1200米地段，群峰逐渐浑圆融合成东高西低、东窄西宽，长约17km的带状广阔原野。第四纪以来经受过冰川沉积及刨蚀形成了天心湖48个。河谷多呈宽底缓坡之槽形（U形），某些山脊呈鱼脊状（刃脊）。经现代流水侵蚀改造，一些地段河谷呈V形峡谷并且多瀑布。

湖南大围山国家森林公园成土母岩有花岗岩及泥砂岩两大类，以花岗岩为主。土壤类型垂直分带明显，海拔800米以下地带为红壤，800至1200米为山地黄壤，1200至1600米为山地黄棕壤。另有少量山地草甸（湿地）分布在海拔1200米以上地带的山间洼地。土壤腐殖质厚度一般在10米以上。

湖南大围山国家森林公园水资源丰富，地表水年径流量达1200毫米。雨量充沛，大围山顶部可达2200毫米。地下水丰富，分布广，出露零散，属花岗岩裂隙水。出露泉水流量一般为0.05至0.2升每秒，最大可达0.725升每秒，年允许开采量约0.4亿方米。在海拔1200米以上地带还分布着13个大小不等的天然沼泽地，有祷泉湖、天星湖、玉泉湖等，有的单个蓄水面积约20平方百米以上，蓄水量约1万立方米。