神农架位于湖北省西部边陲，东与湖北省保康县接壤，西与重庆市巫山县毗领,南依兴山、巴东而濒三峡,北倚房县、竹山且近武当。地跨东经109°56′—110°58′,北纬31°15′—31°57′，总面积3253平方公里，辖4镇4乡和1个林业管理局(国家森林公园)、1个国家级自然保护区，总人口8万人。是我国唯一以“林区”命名的行政区。
远古时期，神农架地区还是一片汪洋大海，是燕山和喜马拉雅造山运动将其抬升为多级陆地，成为大巴山东延的余脉。山脉呈东西方向延伸，山体由南向北逐渐降低。山峰多在海拔1500米以上，其中海拔2500米以上的山峰有20多座。最高峰神农顶海拔3105.4米，为“华中第一峰”。西南部的石柱河海拔398米，是神农架的最低点，最高点与最低点的相对高差为2707.4米。
神农架是长江和汉水的分水岭，境内有香溪河、沿渡河、南河和堵河4个水系。由于该地区位于中纬度北亚热带季风区，气温偏凉而且多雨，海拔每上升100米，季节相差3—4天。“山脚盛夏山顶春，山麓艳秋山顶冰，赤橙黄绿看不够，春夏秋冬最难分。”是神农架气候的真实写照。由于一年四季受到湿热的东南季风和干冷的大陆高压的交替影响，以及高山森林对热量、降水的调节，形成夏无酷暑，冬无严寒的宜人气候。当南方城市夏季普遍高温时，神农架却是一片清凉世界。
独特的地理环境和立体小气候，使神农架成为我国南北植物种类的过渡区域和众多动物繁衍生息的交叉地带。神农架拥有各类植物3700多种(菌类730多种，地衣190多种，蕨类290多种，裸子植物30多种，被子植物2430多种，加上苔藓类可达4000种以上)，其中有40种受到国家重点保护;有各类动物1050多种(兽类70多种，鸟类300多种，两栖类20多种，爬行类40多种，鱼类40多种，昆虫560多种)，其中有70种受到国家重点保护。几乎囊括了北自漠河，南至西双版纳，东自日本中部，西至喜马拉雅山的所有动植物物种