ลักษณะภูมิประเทศโดยทั่วไปเป็นภูเขาสูงชัน เนื่องจากการดันตัวของเปลือกโลก หินฐานเป็นหินอัคนีพวกหินแกรนิต ยุคจูแรสสิค มีอายุประมาณ 135-180 ล้านปี ทางด้านทิศตะวันออกจะมีความลาดชันมาก แนวสันเขาวางตัวไปในแนวตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้ เชิงเขาด้านตะวันออกเฉียงใต้มีความลาดชันน้อย มียอดเขาพระบาทเป็นภูเขาสูงสุด สูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 1,085 เมตร มีที่ราบอยู่ทางทิศตะวันตกเพียงเล็กน้อย บนเขาพระบาทมีหินก้อนใหญ่ลักษณะกลมเกลี้ยงกระจายอยู่ทั่วไป โดยเฉพาะบริเวณรอยพระพุทธบาทมีหินก้อนใหญ่มาก สามารถมองเห็นได้จากพื้นราบนอกเขตอุทยานแห่งชาติ เทือกเขาสูงในอุทยานแห่งชาติเขาคิชฌกูฏเป็นแหล่งต้นน้ำลำธารของลำห้วยที่สำคัญ เช่น คลองกระทิง คลองตะเคียน คลองทุ่งเพล คลองพลวง เป็นต้น ลำน้ำเหล่านี้เป็นแหล่งต้นน้ำที่สำคัญของแม่น้ำจันทบุรี

ลักษณะภูมิอากาศบริเวณอุทยานแห่งชาติเขาคิชฌกูฎอยู่ภายใต้อิทธิพลของลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ และลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ โดยช่วงตั้งแต่กลางเดือนตุลาคมถึงกลางเดือนกุมภาพันธ์อากาศหนาวเย็น ท้องฟ้าโปร่ง ในช่วงกลางเดือนพฤษภาคมถึงกลางเดือนตุลาคม จะมีความชื้นในอากาศสูง เกิดเมฆและฝนตกหนัก ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยปีละ 2,900 มิลลิเมตร ช่วงฤดูร้อนระหว่างเดือนกุมภาพันธ์-เดือนเมษายน เป็นช่วงเวลาที่เปลี่ยนอิทธิพล จากลมตะวันออกเฉียงเหนือเป็นลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปี 27 องศาเซลเซียส

ระบบนิเวศในพื้นที่อุทยานแห่งชาติเขาคิชฌกูฎสามารถแบ่งออกได้หลักๆ 2 ประเภท คือ ป่าดิบชื้น ครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของอุทยานแห่งชาติ พันธุ์ไม้ที่ขึ้นอยู่ได้แก่ ยางแดง กระบาก หย่อง มะก่อ บุนนาค ลูกดิ่ง สารภี เนียนดำ มะไฟ จิกดง มะซาง ดีหมี เลือดควาย สำรอง กระบกกรัง ฯลฯ และป่าดิบเขา จะอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลมากกว่า 800 เมตรขึ้นไป หรือจะพบเฉพาะบริเวณยอดเขา เช่น เขาพระบาทพลวง พันธุ์ไม้ที่พบได้แก่ มะก่อ กระบกกรัง สารภี บุนนาค ทำมัง พิมเสนป่า พลอง คอเหี้ย ชันใบใหญ่ รง พลับ อบเชย และดีหมี เป็นต้น

ในส่วนของสัตว์ป่า เนื่องจากสภาพป่าอยู่ในเขตเทือกเขาสูงชัน และประกอบกับราษฎร ที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับอุทยานแห่งชาติไม่ลักลอบล่าสัตว์ เพราะมีอาชีพที่เป็นหลักแหล่งและทำรายได้ดีอยู่แล้ว คือ การทำสวนผลไม้ สัตว์ป่าจึงยังมีชุกชุม ได้แก่ ช้าง กระทิง เสือปลา หมีควาย กวางป่า เก้ง เลียงผา หมูป่า ชะนีมงกุฎ เม่นใหญ่ อีเห็นข้างลาย พังพอนเล็ก กระต่ายป่า กระแต กระรอกหลากสี ค้างคาวแม่ไก่ภาคกลาง นกกระทาทุ่ง ไก่ฟ้าหลังขาวจันทบูรณ์ ไก่ป่า นกกวัก นกเขาเปล้า นกกระปูดใหญ่ นกตะขาบทุ่ง นกกก นกปรอดเหลืองหัวจุก นกแซงแซวหางปลา นกกางเขนดง นกกินปลีอกเหลือง เต่าเหลือง จิ้งจกหางหนาม ตุ๊แกบ้าน กิ้งก่าหัวแดง แย้ ตะกวด จิ้งเหลนบ้าน งูหลาม งูเขียวหางไหมท้องเหลือง คางคกบ้าน กบบัว ปาดบ้าน อึ่งอ่าง ฯลฯ ตามลำห้วยลำธารต่างจะพบปลาตะเพียนทราย ปลาซิวหางแดง ปลาสร้อยนกเขา ปลาชอนทราย ปลาติดหิน ปลากดเหลือง ปลาแป้น ปลาหมอไทย ปลาบู่ ปลากระทิง และปลากระทุงเหว เป็นต้น

จากกรุงเทพฯ เดินทางโดยรถยนต์ไปตามทางถนนสายบางนา-ตราด เมื่อถึงสี่แยกเขาไร่ยา ตรงหลักกิโลเมตร 248 แล้วเลี้ยวซ้าย เข้าถนนบำราศนราดูร เป็นระยะทาง 21 กิโลเมตร จะมีป้ายบอกทางเข้าอุทยานแห่งชาติ ซึ่งอยู่ใกล้กับสถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตจันทบุรี ให้เลี้ยวขวาไปอีก 1.5 กิโลเมตร ก็จะถึงที่ทำการอุทยานฯ ตำบลพลวง กิ่งอำเภอเขาคิชฌกูฏ จังหวัดจันทบุรี

ยอดเขาพระบาท   อยู่ห่างจากที่ทำการอุทยานแห่งชาติประมาณ 16.5 กิโลเมตร สามารถเดินทางโดยรถยนต์ 10 กิโลเมตร และเดินเท้าขึ้นเขาอีกประมาณ 6.5 กิโลเมตร บริเวณยอดเขามีปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา ที่สอดคล้องกับตำนานทางพระพุทธศาสนาได้แก่รอยพระพุทธบาท ซึ่งเป็นที่เคารพสักการะของชาวจันทบุรีและจังหวัดใกล้เคียง

สภาพพื้นที่บนยอดเขาพระบาทมีหินรูปร่างแปลกๆ ที่มีตำนานเกี่ยวข้องกัน เช่น หินบาตรคว่ำ ศิลาเจดีย์ ถ้ำฤาษี ลานแข่งรถพระอินทร์ หินรูปเต่าและรูปช้าง ซึ่งในปี 2550 จะเปิดให้ขึ้นยอดเขาพระบาท ระหว่างวันที่ 19 มกราคม - 19 มีนาคม 2550 (ช่วงเวลาที่จะเปิดให้ขึ้นยอดเขาพระบาทจะไม่ตรงกันทุกปี จะอยู่ในช่วงเวลาก่อนและหลังตรุษจีน รวม 3 เดือน) ประชาชนหลายหมื่นคน จะเดินทางขึ้นไปนมัสการพระพุทธบาทบนยอดเขาแห่งนี้ จนเป็นงานประเพณีที่สำคัญของจังหวัดจันทบุรี

นอกจากนี้ยอดเขาพระบาทยังมีอากาศเย็นสบายและเป็นจุดชมทิวทัศน์ที่สวยงาม มองเห็นไกลไปถึงชายฝั่งอ่าวไทย ซึ่งในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 ฝรั่งเศสซึ่งยึดครองเมืองจันทบุรี ได้ใช้ยอดเขานี้เป็นฐานเพื่อใช้ส่องกล้องดูข้าศึกทางทะเล และทำแผนที่ จึงทำให้ยอดเขานี้มีชื่อเรียกว่า ห้างฝรั่ง หรือเขาส่องกล้อง