อุทยานแห่งชาติตาดโตน อยู่ในท้องที่อำเภอเมืองชัยภูมิ ทางทิศเหนือของจังหวัดชัยภูมิ ลักษณะทางธรณีวิทยาประกอบด้วย หินปูนและหินดินดาน โดยเฉพาะบริเวณน้ำตกตาดโตน ประกอบด้วยลานหินที่กว้างใหญ่และสวยงาม พื้นที่ทั่วไปปกคลุมด้วยป่าดิบแล้งและป่าเต็งรังเป็นส่วนใหญ่ มีเนื้อที่ประมาณ 135,737.50 ไร่ หรือ 217.18 ตารางกิโลเมตร

ในปี พ.ศ. 2513 ป่าไม้จังหวัดชัยภูมิ ได้พิจารณาเห็นว่าน้ำตกตาดโตน ซึ่งอยู่ในป่าสงวนแห่งชาติภูแลนคา ท้องที่ตำบลนาฝาย อำเภอเมือง จังหวัดชัยภูมิ เป็นน้ำตกที่สวยงามแห่งหนึ่งในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ประกอบด้วยลานหินกว้างและมีน้ำไหลตลอดปี เหมาะสมที่จะจัดเป็นวนอุทยานขึ้น จึงได้เสนอให้กรมป่าไม้พิจารณาดำเนินการ ซึ่งกรมป่าไม้มีมติเห็นชอบตามที่จังหวัดเสนอให้จัดตั้ง “วนอุทยานน้ำตกตาดโตน” ขึ้น เปิดอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 28 พฤษภาคม 2518 โดยอยู่ในความควบคุมดูแลของสำนักงานป่าไม้จังหวัดชัยภูมิ

ต่อมา กองอุทยานแห่งชาติ กรมป่าไม้ ได้พิจารณาเห็นว่า เพื่อให้การจัดวนอุทยานแห่งนี้ เป็นไปตามหลักวิชาการ และเพื่อรักษาสภาพธรรมชาติอันสวยงามแห่งนี้ไว้ ควรสำรวจและปรับปรุงยกฐานะวนอุทยานน้ำตกตาดโตน ให้เป็นอุทยานแห่งชาติ จึงมีคำสั่งกรมป่าไม้ที่ 655/2518 ลงวันที่ 19 พฤษภาคม 2518 ให้นายไกรลาศ เทพสัมฤทธิ์พร นักวิชาการป่าไม้ 4 หัวหน้าวนอุทยานน้ำตกตาดโตน ดำเนินการสำรวจหาข้อมูลเพิ่มเติม พบว่า วนอุทยานน้ำตกตาดโตนมีสภาพป่าอุดมสมบูรณ์ มีน้ำตกที่สวยงามหลายแห่ง เหมาะสมจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ ตามหนังสือวนอุทยานน้ำตกตาดโตน ที่ กษ 0808(ตน)/28 ลงวันที่ 28 พฤษภาคม 2519

กองอุทยานแห่งชาติ กรมป่าไม้ ได้นำเสนอคณะกรรมการอุทยานแห่งชาติ ซึ่งมีมติในคราวการประชุมครั้งที่ 2/2519 เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2519 เห็นชอบให้ยกฐานะวนอุทยานน้ำตกตาดโตนเป็นอุทยานแห่งชาติ โดยได้มีพระราชกฤษฎีกากำหนดบริเวณที่ดินป่าภูแลนคา ในท้องที่ตำบลท่าหินโงม ตำบลห้วยต้อน ตำบลนาฝาย และตำบลนาเสียว อำเภอเมือง จังหวัดชัยภูมิ ให้เป็นอุทยานแห่งชาติ ซึ่งประกาศไว้ในราชกิจจานุเบกษาเล่ม 97 ตอนที่ 208 ลงวันที่ 31 ธันวาคม 2523 เป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 23 ของประเทศ

อุทยานแห่งชาติตาดโตน มีพื้นที่อยู่บนเทือกเขาภูแลนคา มีพื้นที่ประมาณ 1 ใน 4 ของเทือกเขาภูแลนคา โดยทั่วไปเป็นที่ราบสูงโดยมีเทือกเขาล้อมรอบที่ราบเอาไว้ ตอนกลางเป็นหุบเขากว้างใหญ่ พื้นที่ของอุทยานแห่งชาติทางด้านทิศตะวันตกเฉียงเหนือ จะมีเขาภูเขียว ภูกลาง และภูแลนคา ซึ่งจะมีระดับสูงสุด 905 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ทางด้านตะวันออกเฉียงเหนือ จะมียอดภูแลนคาซึ่งเป็นยอดเขาที่สูงที่สุดของอุทยานแห่งชาติตาดโตน โดยมีความสูงประมาณ 945 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ยอดเขาสูงเหล่านี้เป็นต้นน้ำลำธารของห้วยต่างๆที่สำคัญหลายสาย และต้นกำเนิดของน้ำตกตาดโตน ได้แก่ ห้วยลำปะทาวหรือห้วยตาดโตน ห้วยน้ำซับ ห้วยคร้อ ห้วยตาดโตนน้อย ห้วยสีนวน และห้วยแก่นท้าว ซึ่งจะไหลรวมกันเป็นห้วยปะทาวและไหลผ่านตัวอำเภอเมือง จังหวัดชัยภูมิ นอกจากนี้ยังมีห้วยที่สำคัญคือ ห้วยชีลอง ห้วยช่อระกา ห้วยเสียว ห้วยแคน และห้วยเสียวน้อย สภาพป่าเป็นป่าดิบแล้ง ในบริเวณริมลำห้วยหุบเขาและยอดเขามีดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ดี และป่าเต็งรังเป็นดินกรวด มีความอุดมสมบูรณ์ค่อนข้างต่ำ

สภาพภูมิอากาศของอุทยานแห่งชาติตาดโตนแบ่งออกเป็น 3 ฤดูกาล คือ ฤดูร้อน ระหว่างเดือนกุมภาพันธ์ - พฤษภาคม อากาศค่อนข้างร้อน อุณหภูมิสูงถึง 42.6 องศาเซลเซียสในเดือนเมษายน จึงเป็นอุทยานแห่งชาติที่ประชาชนนิยมไปเล่นน้ำตก เพื่อพักผ่อนและเล่นน้ำเป็นจำนวนมาก โดยเฉพาะเทศกาลสงกรานต์ ฤดูฝน ระหว่างเดือนมิถุนายน - กันยายน ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยทั้งปี 1,154 มิลลิเมตร น้ำตกตาดโตนจะมีน้ำไหลเต็มที่และสวยงามมาก ฤดูหนาว ระหว่างเดือนตุลาคม - มกราคม อุณหภูมิต่ำสุดในเดือนมกราคม ประมาณ 7 องศาเซลเซียส

สภาพป่าโดยทั่วไปจำแนกออกได้เป็น 2 ชนิดของสังคมพืชคือ ป่าเต็งรังและป่าดิบแล้ง ป่าเต็งรังในอุทยานแห่งชาติตาดโตน พบขึ้นกระจัดกระจายในพื้นที่ที่มีความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง 250-400 เมตร พันธุ์ไม้ที่สำคัญ ได้แก่ เต็ง รัง พลวง แดง ชิงชัน ตะแบกเลือด มะกอกเกลื้อน ก่อแพะ กระโดน และมะค่าแต้ ฯลฯ ส่วนพืชพื้นล่างที่สำคัญได้แก่ หญ้าเพ็ก ลูกไม้ต่างๆ กระดูกอึ่ง ลูกใต้ใบ เฟิน หมักม่อ กระมอบ และนางนวล เป็นต้น ในช่วงฤดูฝนจะมีไม้พื้นล่างพวกหญ้าและหญ้าเพ็กขึ้นอยู่หนาแน่นทั่วไป ใช้เป็นที่หลบซ่อนของสัตว์ป่าที่อยู่บนพื้นดินได้ดี เช่น กระต่ายป่า พังพอนธรรมดา นกคุ่มอืด นกกระทาทุ่ง นกกระรางหัวขวาน อ้นเล็ก กระจ้อน รวมทั้งหนู จิ้งเหลน และงูอีกหลายชนิด แต่ในฤดูแล้งพื้นป่าจะโปร่ง ประกอบกับมักเกิดไฟไหม้ป่าอยู่ประจำ สัตว์ป่าที่มีโพรง รังอาศัย หรือหาอาหารตามเรือนยอดและลำต้นของไม้ยืนต้น เช่น กระรอกบินเล็กแก้มขาว กระรอกบินแก้มสีแดง กิ้งก่าบินปีกสีส้ม กิ้งก่าสวนหัวสีน้ำเงิน กิ้งก่าสวนหัวแดง ตุ๊กแกบ้าน นกตะขาบทุ่ง นกตีทอง รวมทั้งนกหัวขวาน นกแซงแซว นกปรอด นกกระจิ๊ด นกกระจิบ และนกกินปลี จะไปหลบภัยอยู่ในพื้นที่ป่าดิบแล้ง

ป่าดิบแล้งในอุทยานแห่งชาติตาดโตนเป็นป่าที่ขึ้นในที่ค่อนข้างชุ่มชื้น บริเวณริมน้ำลำธาร หุบเขาและ ยอดเขา ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลปานกลาง 300-900 เมตร พันธุ์ไม้ที่สำคัญ ได้แก่ พะอง กระบก จิกดง ตีนเป็ดเขา ค้างคาว ติ้วแดง พะยอม พะวา มะกล่ำต้น หว้า ยางแดง มะแฟน พลองกินลูก ลำดวน และกะอวม พื้นป่าประกอบด้วยกล้าไม้ของไม้ชั้นบน ปอขนาน แก้ว เข็มขาว สาปเสือ หวายเขียว และเต่าร้าง เป็นต้น บนชั้นเรือนยอดไม้ยืนต้นในป่าดิบแล้งเป็นบริเวณที่สัตว์ป่าหลายชนิดใช้เป็นที่อยู่อาศัย หากิน หลบซ่อนตัว รวมทั้งดำเนินกิจกรรมต่างๆ สัตว์ป่าเหล่านี้ได้แก่ ลิงกัง ลิงลม พญากระรอกบินหูแดง กระรอกบินเล็กแก้มขาว ระรอกหลากสี นกบั้งรอกใหญ่ นกแก๊ก นกหกเล็กปากแดง นกปีกลายสก๊อต นกเปล้าธรรมดา รวมทั้งเหยี่ยวอีกหลายชนิด สัตว์ป่าที่ใช้ประโยชน์บริเวณพื้นป่าของป่าดิบแล้ง ได้แก่ หมูป่า เก้ง อีเห็นข้างลาย ลิ่น หนูหวาย ไก่ป่า นกกระรางหัวหงอก นกกระเบื้องผา ตะกวด งูเหลือม ผีเสื้อหางติ่งเฮเลน ผีเสื้อปลายปีกส้มใหญ่ และผีเสื้อจรกามลายู เป็นต้น

สำหรับในบริเวณพื้นที่ที่เป็นป่าเหล่าและไร่ร้าง ซึ่งเดิมเคยถูกปกคลุมด้วยป่าดิบแล้ง ต่อมาถูกบุกรุกแผ้วถางเพื่อปลูกพืชไร่ แล้วถูกปล่อยทิ้งไว้เป็นเวลานาน การทดแทนของพืชพรรณตามธรรมชาติ จะเป็นพวกไม้พุ่มและลูกไม้ของไม้ยืนต้น ส่วนบริเวณที่เพิ่งถูกปล่อยทิ้งไว้ไม่นานจะมีพวกไม้ล้มลุก หญ้าคา หญ้าขจรจบ พง และเลาขึ้นอยู่หนาแน่น สัตว์ป่าที่เข้าไปอาศัยอยู่หรือเข้าไปหาอาหาร จึงมักเป็นสัตว์ขนาดเล็ก และได้รับประโยชน์จากการอาศัยอยู่ในที่ค่อนข้างโล่ง เช่น กระต่ายป่า นกคุ่มอืดใหญ่ นกเขาหลวง นกเขาไฟ นกเขาชวา นกตะขาบทุ่ง นกเด้าดินทุ่ง นกปรอดสวน นกปรอดหัวสีเขม่า นกแซงแซวหางปลา นกกระจิบ นกกิ้งโครงคอดำ นกยอดหญ้าหัวดำ กิ้งก่าสวนหัวแดง พังพอนธรรมดา หมูป่า ผีเสื้อหางตุ้มอดัมสัน ผีเสื้อเชิงลายธรรมดา และผีเสื้อหนอนใบรักธรรมดา เป็นต้น

สำหรับในบริเวณธารน้ำไหลพบปลาน้ำจืดที่อาศัยอยู่หลายชนิด เช่น ปลาร่องไม้ตับ ปลาสร้อยนกเขา ปลาแก้มช้ำ ปลากระทิงดำ ปลาช่อนทราย ปลากดเหลือง และปลากดหิน บริเวณริลำห้วย ลานหิน โขดหิน และซอกหลืบหินริมทางน้ำ มีสัตวป่าหลายชนิดเข้ามาใช้ประโยชน์ เป็นที่อยู่อาศัย หลบภัย หาอาหาร ได้แก่ เหยี่ยวรุ้ง นกอุ่มบาตร นกเด้าลมหลังเทา นกเด้าลมดง นกกวัก นกยางเขียว นกกระเต็นธรรมดา นกกระเต็นใหญ่ธรรมดา นกกางเขนบ้าน นกอีแพรดแถบอกดำ นกกระติ๊ด งูเห่า งูสิงธรรมดา งูทับสมิงคา จิ้งเหลนภูเขาลายจุด ตะกวด กบหนอง เขียดอ่อง เขียดลื่น เขียดจะนา อึ่งลายแต้ม เขียดตะปาด คางคกบ้าน หมูป่า พังพอนธรมดา และอีเห็นข้างลาย

จากตัวจังหวัดชัยภูมิจะเดินทางไปทางทิศเหนือ ตามทางหลวงจังหวัดหมายเลข 2051 เป็นทางลาดยางตลอดจนถึงน้ำตกตาดโตน ซึ่งมีที่ทำการอุทยานแห่งชาติอยู่ที่บริเวณน้ำตกตาดโตนจะไปโดยรถยนต์ส่วนตัว หรือรถจ้างเหมาจะสะดวกกว่า เพราะไม่มีรถโดยสารประจำทางโดยตรง แต่จะมีรถยนต์โดยสารไปถึงบ้านตาดโตน แล้วเดินเข้าไปน้ำตกตาดโตนอีกประมาณ 2 กิโลเมตร

ลงที่สถานีขนส่งชัยภูมิแล้วต่อสามล้อไปคิวรถสองแถวท่าหินโงมลงสามแยกอุทยานแห่งชาติ