อุทยานแห่งชาติแม่ยม ตั้งอยู่ในพื้นที่ครอบคลุมของอำเภองาว จังหวัดลำปาง และอำเภอสอง จังหวัดแพร่ มีพื้นที่ประมาณ  ไร่ หรือ  ตารางกิโลเมตร มีลักษณะเป็นเทือกเขาสูงทั้งด้านทิศตะวันออกและทิศตะวันตกของพื้นที่ ลาดมายังแม่น้ำยมที่ไหลผ่านตอนกลางของพื้นที่ มีเทือกเขาอย่างดอยหลวง ดอยยาว ดอยขุนห้วยแปะ และดอยโตน เป็นต้น ซึ่งเป็นต้นกำเนิดแม่น้ำและลำห้วย อย่างเช่น น้ำแม่ปุง น้ำแม่ลำ น้ำแม่เต้น น้ำแม่สะกึ๋น น้ำแม่เป๋า ห้วยผาลาด ห้วยแม่ปง ห้วยแม่พุง ห้วยแม่แปง ห้วยเค็ด ห้วยปุย ห้วยเลิม และห้วยแม่ปุ๊ เป็นต้น