
สภาพพื้นที่อุทยานแห่งชาติขุนแจเป็นภูเขาสูงและที่ราบสลับเนินเขา ประกอบด้วยหิน 2 ชนิด คือ หินอัคนีและหินตะกอน พื้นที่ส่วนใหญ่จะเป็นหินแกรนิตซึ่งเป็นหินที่พบเห็นได้ทั่วไปตามภาคเหนือของไทย หินแกรนิตเกิดจากการหลอมละลาย ของชั้นหินภายใต้ผิวโลกและถูกแรงบีบคั้นจนไหลออกมาตามรอยแยกบนพื้นโลก และเย็นลงอย่างช้าๆ และ ปรากฏขึ้นบนผิวโลกโดยขบวนการพังทลาย หินแกรนิตจะดูคล้ายกับเกล็ดเกลือสะท้อนแสง และพริกไทยสีดำขนาดใหญ่ ส่วนที่เป็นสีขาวคล้ายเกลือนั้น คือ แร่ควอซ์ดและ เฟลสปา ส่วนที่เป็นสีดำ คือ ไมก้า หินอัคนีอีกชนิดหนึ่งที่พบในอุทยานแห่งชาติ เรียกว่า บะซอลท์ (basaltic) ซึ่งเกิดจากลาวาภูเขาไฟที่เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว เป็นหินสีเทาที่มีเนื้อละเอียด หินภูเขาไฟเหล่านี้สามารถพบทางแถบตะวันออกของอุทยานแห่งชาติ ส่วนหินตะกอน หินทราย และหินเชล เกิดจากการทับถมของตะกอนในแม่น้ำเวลานานเข้า จึงเกิดเป็นชั้นหินทรายที่พบในอุทยานแห่งชาติขุนแจ เป็นเม็ดทรายขนาดเล็กสีเทาทับถมเป็นชั้นๆ หินเชลมีสีเป็นสีเนื้ออ่อนและง่ายต่อการแตกหัก จุดสูงสุดคือยอดดอยลังกาหลวง มีความสูงถึง 2,031 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง เป็นแหล่งต้นน้ำลำธารของแม่น้ำลาวซึ่งไหลลงสู่แม่น้ำกก ภูมิประเทศของอุทยานแห่งชาติ ส่วนใหญ่เป็นหุบเหว ซึ่งเกิดจากการกระทำของกระแสน้ำกัดเซาะ จนทำให้เกิดน้ำตกมากมาย ปริมาณน้ำฝนที่มากจึงมีอัตราการพังทลายของดินที่สูง ทำให้เกิดภูมิประเทศที่เป็นหุบเหวลึกนี้ ลักษณะภูมิอากาศ ฤดูแล้งในอุทยานแห่งชาติขุนแจ อยู่ระหว่างเดือนพฤศจิกายน-กรกฎาคม มีอุณหภูมิประมาณ 2-29 องศาเซลเซียส ฤดูฝนเริ่มตั้งแต่เดือนกรกฎาคม-กุมภาพันธ์ มีฝนตกเฉลี่ย 60 มิลลิเมตร/เดือน มีอุณหภูมิประมาณ 19-29 องศาเซลเซียส ส่วนฤดูร้อนตั้งแต่เดือนมีนาคม-มิถุนายน (เป็นช่วงที่มีการเกิดไฟไหม้) อุณหภูมิอยู่ระหว่าง 22-23 องศาเซลเซียส พรรณไม้และสัตว์ป่า อุทยานแห่งชาติขุนแจมีพันธุ์ไม้ที่เปลี่ยนแปลงไปตามระดับความสูงของพื้นที่จาก 300-800 เมตร จะเป็นป่าไผ่และป่าเบญจพรรณระดับความสูง 800-1,000 เมตร เป็นป่าดงดิบและป่าเต็งรัง มีความสูงระหว่าง 1,000-1,500 เมตร เป็นป่าดิบและป่าสน ส่วนสภาพป่าที่สูงกว่า 1,500 เมตรขึ้นไป เป็นป่าดิบเขาบริเวณหุบห้วย ปกคลุมไปด้วยต้นไม้หนาแน่น เขียวชอุ่ม ซึ่งเป็นไม้จำพวกยาง ชนิดของต้นไม้ที่พบ เป็นพืชชั้นล่างที่เด่น ได้แก่ กล้วยป่า เฟิน มอส และหญ้าที่ขึ้นตามชายน้ำ
สัตว์ป่าที่พบเห็นได้ในอุทยานแห่งชาติขุนแจ สามารถพบเห็นได้แตกต่างกัน ตามสภาพถิ่นที่อยู่อาศัย และช่วงเวลาระหว่างวัน ในหุบเขา ริมธาร และป่าชุ่มชื่น เป็นบริเวณที่มีพืชพันธุ์เขียวชอุ่ม ซึ่งพบเห็นสัตว์ป่าหลายชนิด ได้แก่ ชะมด หมูป่า เก้ง เม่น กระรอกหลายชนิด ทั้งที่อาศัยอยู่บนต้นไม้และพื้นดิน ค้างคาว กระต่ายป่า สัตว์ที่คาดว่าจะพบได้ในอุทยานแห่งชาติ เช่น หมี ลิงลม ชะนีธรรมดา แมวป่า เลียงผา นกต่างๆ เช่น นกแซงแซวสีเทา เหยี่ยวรุ้ง เหยี่ยวนกเขาซิครา นกจับแมลงหัวเทา นกตีทอง นกเขียวก้านตองปีกสีฟ้า ไก่ป่า สัตว์เลื้อยคลานเช่น งูเขียวหางไหม้ งูจงอาง กิ้งก่าบิน ตุ๊กแก จิ้งเหลน เป็นต้น
แหล่งท่องเที่ยว
น้ำตกแม่โถ เป็นน้ำตกขนาดใหญ่ที่มีความงดงาม มีน้ำไหลตลอดทั้งปี มีทั้งหมด 7 ชั้น และมีความสูงที่สุดประมาณ 40 เมตร ในฤดูฝนชั้นนี้จะสวยงามมาก การเดินทางโดยรถยนต์จากที่ทำการอุทยานแห่งชาติ ถึงทางขึ้นน้ำตก (บ้านแม่โถ) ใช้เวลาประมาณ 30-40 นาที ต่อจากนั้นเดินเท้าไปยังน้ำตกใช้เวลาชมน้ำตกทั้ง 7 ชั้น ประมาณ 2 ชั่วโมง
น้ำตกขุนแจ เป็นน้ำตกขนาดเล็กที่มีความสวยงามและความโดดเด่น ประกอบด้วยน้ำตก 6 ชั้น บริเวณน้ำตกมีพื้นที่สำหรับตั้งแค็มป์และกางเต็นท์ ใช้เวลาเดินทางโดยรถยนต์จากที่ทำการอุทยานแห่งชาติ ประมาณ 2 ชั่วโมง จากนั้นเดินเท้าต่ออีก 1 ชั่วโมง เพื่อไปยังน้ำตก
ดอยมด ความหนาแน่นของป่าดิบชื้นระหว่างทางเดินขึ้นสู่ยอดดอยมด ทำให้เกิดสังคมพืชหลากหลายชนิดปกคลุมแอ่งน้ำใสสะอาดเต็มไปด้วยพืชชั้นล่างมากมายรวมทั้งพืชชั้นต่ำ เช่น กล้วยไม้ดิน เฟิน มอส และพืชอื่นๆ ร่มรื่นและชุ่มชื่นอยู่ตลอดเวลา บนยอดดอยที่ระดับความสูง 1,700 เมตร รายรอบด้วยสภาพภูมิประเทศแปลกตาและป่าไม้อันอุดมสมบูรณ์ สามารถมองเห็นตัวเมืองเชียงใหม่ทางทิศตะวันตก ตัวเมืองเชียงรายทางทิศตะวันออก ยอดดอยลังกาทางทิศใต้และยอดดอยปางกอมทางทิศเหนือ นอกจากนี้บริเวณใกล้กับดอยมด ยังมียอดดอยหลวงและดอยผาช้าง ซึ่งเป็นสันปันน้ำที่สำคัญของจังหวัดเชียงใหม่ และเชียงรายอีกด้วย
ดอยลังกา ความอลังการของยอดดอยลังกา มีความสูง 2,031 เมตรจากระดับน้ำทะเล สูงเป็นลำดับที่ 5 ของประเทศไทย ทำให้สามารถมองเห็นทิวทัศน์อันงดงามสลับซับซ้อนของเทือกเขาผีปันน้ำ และสภาพความหลากหลายของธรรมชาติของอุทยานแห่งชาติแห่งนี้ได้เป็นอย่างดี ยอดดอยลังกาและดอยบริวารตั้งอยู่ทางใต้สุดของพื้นที่อุทยานแห่งชาติ ซึ่งเป็นเขตติดต่อกับอุทยานแห่งชาติแจ้ซ้อนและอุทยานแห่งชาติแม่ตะไคร้ การเดินทางสู่ดอยลังกาต้องใช้เวลาเดินทางไป-กลับประมาณ 3 คืน 4 วัน บนยอดดอยปกคลุมด้วยทุ่งหญ้าและป่าสนเขา สภาพป่าโดยรอบเป็นป่าดิบเขาที่อุดมสมบูรณ์ ในช่วงเดือนกุมภาพันธ์-มีนาคม ต้นกุหลาบพันปีจะออกดอกบานสะพรั่ง
อ่างเก็บน้ำแม่ฉางข้าว อยู่ใกล้กับหน่วยพิทักษ์อุทยานแห่งชาติที่ ขจ.1 (แม่ฉางข้าว) เป็นอ่างเก็บน้ำที่เหมาะสำหรับการไปใช้เป็นที่พักผ่อนหย่อนใจ หรือรับประทานอาหารกลางวันบนแพกลาง อ่างเก็บน้ำที่ใส สะอาดก็จะได้บรรยากาศที่ดีทีเดียว
ดอยผาโง้ม เป็นเทือกเขาตอนกลางของพื้นที่ มีรูปร่างทอดตัวยาวในแนวตะวันตก-ตะวันออก โดยมีหน้าผาหินตัดโง้มลาดลงในทิศตะวันตก สภาพป่าเป็นป่าดิบเขาปนป่าเบญจพรรณ และป่าสนเขา เหมาะแก่การพักผ่อนหย่อนใจแบบไต่เขา หรือเดินป่าชมทิวทัศน์
ต้นไทร ใกล้ๆ กับที่ทำการอุทยานแห่งชาติ มีต้นไทรที่มีความโดดเด่นเจริญเติบโตจากต้นไม้หลายๆ ลำต้นแตกกิ่งก้านสาขาออกไปมากมาย กว้างใหญ่ให้ร่มเงาครอบคลุมพื้นที่ถึง 1,600 ตารางเมตร และมีพืชอิงอาศัยอยู่มากมายหลายชนิด
น้ำตกลำเกลียว เป็นน้ำตกขนาดกลาง ทีสวยงาม เหมาะแก่การลงเล่นน้ำ เดินศึกษาธรรมชาติ