ที่อุทยานแห่งชาติขุนขานอยู่ในพื้นที่ป่าสงวนแห่งชาติป่าสะเมิง และป่าแม่แจ่ม ท้องที่ตำบลแม่สาบ ตำบลบ่อแก้ว ตำบลสะเมิงเหนือ ตำบลสะเมิงใต้ อำเภอสะเมิง และตำบลบ้านจันทร์ ตำบลแม่นาจาร อำเภอแม่แจ่ม จังหวัดเชียงใหม่ มีเนื้อที่ประมาณ 442,500 ไร่ หรือ 708 ตารางกิโลเมตร
ในจังหวัดเชียงใหม่ โดยสำนักงานป่าไม้เขตเชียงใหม่ ได้ทำการสำรวจและพิจารณาแล้วเห็นว่า พื้นที่ป่าสงวนแห่งชาติป่าสะเมิง อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ เป็นพื้นที่ที่มีสภาพป่าอุดมสมบูรณ์ มีสภาพธรรมชาติอันสวยงาม มีน้ำตก หน้าผา ถ้ำ หลายแห่งเหมาะสมให้กรมป่าไม้ทราบและพิจารณา กรมป่าไม้ จึงได้มีคำสั่งที่ 934/2536 ลงวันที่ 7 มิถุนายน 2536 ให้นายสุรศักดิ์ วุฒิอิ่น ตำแหน่งเจ้าพนักงานป่าไม้ 5 ส่วนอุทยานแห่งชาติ มาดำเนินการสำรวจจัดตั้งให้เป็นอุทยานแห่งชาติ โดยใช้ชื่อว่า “อุทยานแห่งชาติขุนขาน”
สภาพภูมิอากาศเย็นสบายตลอดปี อุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ย 28 องศาเซลเซียส ต่ำสุดเฉลี่ย 18 องศาเซลเซียส อุณหภูมิเฉลี่ยโดยทั่วไป 23 องศาเซลเซียส ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยทั้งปี 1,380 มิลลิเมตร
สภาพป่าของอุทยานแห่งชาติ ประกอบไปด้วยป่า 5 ชนิด คือ
1.ป่า ดิบเขาพบตามภูเขาที่มีความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางตั้งแต่ 1,000 เมตร ขึ้นไป บริเวณตอนบนของพื้นที่และบริเวณเทือกเขาแบ่งเขตอำเภอสะเมิงกับอำเภอแม่แจ่ม พันธุ์ไม้ที่พบมากได้แก่ ก่อ สนสามใบ ทะโล้ ตุ้มเต๋น มะขามป้อม จำปี มะส้าน สารภีป่า นมนาง เป็นต้น
2.ป่า ดิบแล้ง พบทั่วไปบริเวณหุบเขาและริมลำห้วยในระดับความสูง 600-1,000 เมตร พันธุ์ไม้ที่ขึ้นอยู่ได้แก่ ยาง ตะเคียน มะม่วงป่า ลำไยป่า มะไฟ มะเดื่อ เป็นต้น
3.ป่า สนเขา พบตามยอดเขาโดยทั่วไปที่ระดับความสูง 700-1,300 เมตร พันธุ์ไม้ที่ขึ้นอยู่ได้แก่ สนสองใบ สนสามใบ ก่อ รัก รัง เหียง เป็นต้น
4.ป่าเบญจพรรณ พบทางทิศตะวันออกของพื้นที่ พันธุ์ไม้ที่ขึ้นได้แก่ สัก เติม สมอไทย เส้า แดง ประดู่ เสี้ยว มะแฟน ซ้อ เป็นต้น
5.ป่า เต็งรัง พบมากโดยทั่วไปบริเวณภูเขาที่ไม่สูงมากนัก พันธุ์ไม้ที่ขึ้นอยู่ได้แก่ เต็ง รัง เหียง พลวง สนสองใบ มะกอก เส้า เสี้ยว เป็นต้น
สัตว์ป่าที่มีมาก ได้แก่ เก้ง หมูป่า ไก่ป่า เม่น หมาไน หมาจิ้งจอก นิ่ม ตุ่น กระรอก กระต่ายป่า บ่าง ค้างคาว อีเห็น พังพอน เป็นต้น ที่มีน้อยได้แก่ ลิง ชะนี เสือ เลียงผา นกกก เป็นต้น
