Es un parque nacional colombiano situado al oeste de Popayán, en la jurisdicción del municipio de El Tambo, en el departamento de Cauca, sobre la vertiente oeste de la cordillera Occidental. Ocupa una superficie de 400.000 hectáreas. Su temperatura media anual oscila entre los 8 °C y los 27 °C, y su promedio de precipitaciones entre los 5.000 mm anuales, en la vertiente occidental, y los 3.015 mm, en la cima del cerro Munchique.
Se extiende al sur de la región biogeográfica de Chocó, una de las zonas más lluviosas del mundo. Parte de los suelos contienen cenizas volcánicas provenientes de los volcanes de la cordillera Central. Tres selvas húmedas lo conforman: la de piso térmico cálido, la de piso templado o selva subandina, y la de piso frío o selva andina. En la primera crecen árboles de follaje verde y raíces tabloides que alcanzan hasta 40 m de altura, aunque también abundan las epifitas, bromelias, aráceas y orquídeas. En la segunda, predominan árboles de menor altura, entre 25 y 30 m, como el roble. En la tercera, árboles más pequeños: el copé, el cariseco, el motilón, el repollo, el granizo y el drago. Por encima de los 2.500 m crecen los encenillos.
Entre su fauna abundan los osos de anteojos, puercoespines, cusumbos, tigrillos, tigres, osos mieleros, perezosos, armadillos, musarañas, 70 especies de murciélagos, micos maiceros, micos aulladores, micos arañas, coatíes, zorros perrunos, comadrejas, nutrias, zainos, venados y conejillos. Existen alrededor de 520 especies de aves, entre ellas algunas muy raras: pájaro sombrilla, gallito de monte, pájaro compás, tangará y águila solitaria. Se han encontrado nueve variedades de quetzales, además de tucanes, gavilanes y halcones. Entre los anfibios destacan los sapos mamborés (que pueden medir más de 30 cm), sapos bufos, ranas (Eleutherodactylus), dos especies de salamandras y la serpiente venenosa Bothrops microphthalmus. Estuvo habitada por los indígenas loyolos o paripazos y los timbas. Por los ríos San Juan de Micay, Timbiquí e Iscuandé entraron los españoles y los negros para explotar depósitos de oro. Así se inició la presencia de la población de colonos que hoy pueblan las lindes del parque.