อุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ ตั้งอยู่ในท้องที่อำเภอขุนยวมและอำเภอเมือง จังหวัดแม่ฮ่องสอน สภาพพื้นที่เป็นป่าเขา เรียงรายสลับซับซ้อน มีภูเขาหินและหน้าผาน้อยใหญ่สูงชัน ในลักษณะที่แตกต่างกันและคล้ายกันที่สวยงามหลายแห่ง เป็นแหล่งต้นน้ำลำธารที่อุดมสมบูรณ์ ตลอดจนมีเอกลักษณ์ทางธรรมชาติที่สวยงาม เช่น น้ำตกแม่สุรินทร์ ซึ่งเป็นน้ำตกขนาดใหญ่เคียงคู่กับทุ่งบัวตอง รวมทั้งลำน้ำปาย ซึ่งมีหาดทรายสวยงาม อุทยานแห่งชาติมีเนื้อที่ประมาณ 247,875 ไร่ หรือ 396.60 ตารางกิโลเมตร

กรมป่าไม้ได้รับหนังสือจังหวัดแม่ฮ่องสอนที่ มส 09/71 ลงวันที่ 3 มกราคม 2523 แจ้งว่า จังหวัดได้รับหนังสืออำเภอขุนยวมที่ มส 0953/3338 ลงวันที่ 11 ธันวาคม 2522 ขอให้จัดตั้งอุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ เพื่ออนุรักษ์บริเวณน้ำตกแม่สุรินทร์ ซึ่งเป็นน้ำตกที่สวยงาม ไว้เป็นสถานที่พักผ่อนหย่อนใจ ตามที่นายสกุล อนันตกุลกำเนิด เจ้าพนักงานป่าไม้ 3 เสนอโครงการจัดตั้งอุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ ประกอบกับ ดร. เถลิง ธำรงนาวาสวัสดิ์ ปลัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ได้บินตรวจป่าพบว่าบริเวณป่าของอำเภอขุนยวม และอำเภอเมือง จังหวัดแม่ฮ่องสอน มีลักษณะเด่นตามธรรมชาติ และมีน้ำตกสวยงามหลายแห่ง จึงให้กองอุทยานแห่งชาติดำเนินการสำรวจ

กองอุทยานแห่งชาติได้มีหนังสือที่ กส 0708/1140 ลงวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2523 เสนอกรมป่าไม้ ให้เจ้าหน้าที่สำนักงานป่าไม้เขตแม่สะเรียงทำการสำรวจ ซึ่งสำนักงานป่าไม้เขตแม่สะเรียงได้มีคำสั่ง ที่ 180/2523 ลงวันที่ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2523 ให้ นายอุดม ธัมทะมาลา เจ้าพนักงานป่าไม้ 4 ทำการสำรวจ พบว่า ป่าน้ำตกแม่สุรินทร์เป็นภูเขาสลับซับซ้อน สภาพป่าอุดมสมบูรณ์ เป็นป่าต้นน้ำลำธารของลำน้ำหลายสาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณดอยปุยมีลักษณะเป็นยอดเขาสูง มีรูปร่างคล้ายฝาชี ข้างบนยอดแบนเป็นที่ราบ อากาศหนาวจัด ทั้งมีน้ำตกสวยงาม 2 แห่ง คือ น้ำตกแม่สุรินทร์ และน้ำตกผาบ่อง เหมาะสมจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ ตามรายงานผลการสำรวจหนังสือสำนักงานป่าไม้เขตแม่สะเรียง ที่ กส 0709(มร)/2360 ลงวันที่ 19 สิงหาคม 2523

กองอุทยานแห่งชาติ กรมป่าไม้ ได้นำเสนอคณะกรรมการอุทยานแห่งชาติซึ่งมีมติในการประชุมครั้งที่ 3/2523 เมื่อวันที่ 21 ตุลาคม 2523 เห็นชอบให้กำหนดบริเวณที่ดินป่าแม่น้ำปายฝั่งซ้าย และป่าแม่สุรินทร์ในท้องที่ตำบลปางหมู ตำบลผาบ่อง ตำบลห้วยโป่ง อำเภอเมืองแม่ฮ่องสอน และตำบลขุนยวม ตำบลแม่ยวมน้อย อำเภอขุนยวม จังหวัดแม่ฮ่องสอน ให้เป็นอุทยานแห่งชาติ ซึ่งประกาศไว้ในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 98 ตอนที่ 180 ลงวันที่ 29 ตุลาคม 2524 เป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 37 ของประเทศ

สภาพภูมิประเทศของอุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ เป็นเทือกเขา และภูเขาสูงสลับซับซ้อน ทอดตัวยาวตามแนวทิศเหนือจดทิศใต้ ทิศตะวันออกจะเป็นภูเขาสูงชันลาดไปทางทิศตะวันตก มีภูเขาหิน และหน้าผาสูงชัน ในลักษณะที่แตกต่างกันและคล้ายกัน มีความสูงต่ำจากระดับน้ำทะเลอยู่ในช่วง 300-1,752 เมตร ยอดเขาที่สูงที่สุด คือ ดอยปุย รองลงมาคือ ดอยต้นห้วยผาคอ สูง 1,601 ดอยห้วยมีสะมาด สูง 1,465 เมตร ดอยห้วยไม้คอง สูง 1,474 เมตร ดอยบ้านไมโครเวฟ สูง 1,474 เมตร ดอยปลายห้วยแม่จ๋ายำ สูง 1,407 เมตร ดอยผาคอ สูง 1,352 เมตร ดอยบ้านห้วยฮะ สูง 1,359 เมตร และดอยต้นห้วยตองจิง สูง 1,310 เมตรจากระดับน้ำทะเล และเป็นต้นกำเนิดของลำธารต่างๆ หลายสาย ลำน้ำส่วนใหญ่ จะไหลจากทิศตะวันออกสู่ทิศตะวันตก ลำธารและลำน้ำที่สำคัญ ได้แก่ ลำน้ำปาย ลำน้ำแม่สะมาด ห้วยปงกุน น้ำแม่สะกึด ห้วยม่อนตะแลง น้ำแม่ฮ่องสอน ห้วยโป่ง น้ำแม่สุรินทร์ ห้วยนาอ่อน ห้วยเฮี้ย ห้วยอูคอน้อย และห้วยอูคอหลวง ซึ่งลำธารเหล่านี้ไหลลงสู่ แม่น้ำปายและแม่น้ำยวม

อุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ ตั้งอยู่ในหุบเขาที่มีหมอกปกคลุมตลอดทั้งปี มีอากาศเย็นสบายตลอดปี โดยเฉพาะฤดูหนาวบนยอดเขาอากาศเย็นมาก ฤดูฝน ช่วงเดือนพฤษภาคมถึงเดือนตุลาคม จะมีฝนตกชุกมาก ทำให้การเดินทางไม่สะดวก ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรวมตลอดปี 1,282 มิลลิเมตร ฤดูหนาว ช่วงเดือนพฤศจิกายนถึงเดือนกุมภาพันธ์ อากาศจะหนาวเย็นมาก อุณหภูมิเฉลี่ยต่ำสุดในเดือนมกราคม 14 องศาเซลเซียส และฤดูร้อน ช่วงเดือนมีนาคมถึงเมษายน จะมีอากาศร้อนอบอ้าว อุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุดในเดือนเมษายน 38 องศาเซลเซียส อุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปี 25 องศาเซลเซียส ฤดูหนาวและฤดูร้อนเป็นช่วงที่เหมาะแก่การเดินทางท่องเที่ยวมากที่สุด

อุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ มีสภาพป่าที่แตกต่างกันไปหลายชนิด ประกอบด้วย
ป่าดิบเขา พบขึ้นเป็นแถบยาวไปตามแนวสันเขา หรือขึ้นปกคลุมอยู่เป็นหย่อมๆ ในระดับความสูงจากน้ำทะเล 800 เมตรขึ้นไป ชนิดของไม้ที่สำคัญได้แก่ ก่อแป้น ก่อใบเหลื่อม ก่อเดือย มะก่อ ทะโล้ มะมุ่นดง ไก๋แดง กล้วยฤาษี เหมือดคนตัวผู้ ไคร้มด ฯลฯ พืชพื้นล่างได้แก่ โชนใหญ่ กูดดอย ตองกง สาบหมา ยาแก้ เอ็นอ้าดอย หนาดเขา บัวตอง เป็นต้น สัตว์ป่าที่อาศัยอยู่ในป่าประเภทนี้ได้แก่ เสือดาว ชะนีมือขาว ค่างแว่นถิ่นเหนือ เม่นใหญ่ บ่าง กระรอกดินแก้มแดง อ้นใหญ่ นกหกเล็กปากแดง นกคัดคูมรกต นกพญาปากกว้างหางยาว นกพญาไฟแม่สะเรียง กิ้งก่าเขาเล็ก จิ้งเหลนเรียวท้องเหลือง งูลายสาบคอแดง งูแม่ตะง่าว กระท่าง อึ่งกรายหนังปุ่ม กบชะง่อนหินเมืองเหนือ ปาดตีนเหลือง ปาดแคระ ผีเสื้อหางติ่งเฮเลน ผีเสื้อหางมังกรขาว และผีเสื้อเหลืองหนามธรรมดา

ป่าเบญจพรรณ พบขึ้นปกคลุมในพื้นที่ที่มีความลาดชันไม่สูงมากนักตามหุบเขาของร่องห้วยต่างๆ เช่น บริเวณหุบเขาของร่องห้วยแม่สะกึด ห้วยโป่งกาน ห้วยไม้ซางหนามห้วยแม่จ๋า ห้วยน้ำแม่สุรินทร์ เป็นต้น ในระดับความสูงจากน้ำทะเล 350-600 เมตร ชนิดของไม้และพืชพื้นล่างที่สำคัญได้แก่ เสลา สมอพิเภก ยมหอม มะแฟน ตะแบกเปลือกบาง มะเกลือ กระโดนสร้อย ชิงชัน เปล้าหลวง หมีเหม็น เพกา ไผ่ซางนวล ไผ่บงดำ ไผ่ป่า ว่านมหาเมฆ ขมิ้นแดง กระทือ บอนเต่า หนามคนทา สะแกเครือ หนอนตายหยาก ฯลฯ สัตว์ป่าที่พบได้แก่ ค้างคาวหน้ายักษ์สามหลืบ พบเป็นจำนวนมากที่ถ้ำห้วยสลอย ค้างคาวมงกุฎเล็ก กวางป่า อีเห็นข้างลาย อ้นกลาง หนูผีหางหมู ไก่ป่า นกกระทาป่าไผ่ นกตีทอง นกแซงแซวหางปลา นกหัวขวานเขียวตะโพกแดง นกปรอดหัวสีเขม่า ตุ๊กแกบ้าน กิ้งก่าบินปีกสีส้ม จิ้งเหลนหลากหลาย งูเห่า งูเขียวหัวจิ้งจก อึ่งกรายลายเลอะ กบหลังตาพับ กบกา กบอ่อง ผีเสื้อเชิงลายมหาเทพ ผีเสื้อหนอนคูณหนวดดำ และผีเสื้อหัวแหลมกระบอง เป็นต้น

ป่าเต็งรัง เป็นสังคมพืชที่มีพื้นที่ปกคลุมมากที่สุด ในอุทยานแห่งชาติ สามารถพบได้ตั้งแต่ระดับความสูงของน้ำทะเลประมาณ 350-1,400 เมตร ชนิดไม้และพืชพื้นล่างที่พบได้แก่ พลวง เต็ง เหียง รัง สนสองใบ รักใหญ่ รกฟ้า ส้านใหญ่ ตับเต่าต้น แคทราย ครามป่า เป้งดอย หญ้าหนวดฤาษี หญ้ากาย หญ้าแขมน้อย หญ้าดอกคำ ฯลฯ สัตวป่าที่อาศัยอยู่ในป่าประเภทนี้ได้แก่ เหยี่ยวนกเขาหงอน นกเค้าแคระ นกจาบคาหัวสีส้ม นกหัวขวานสี่นิ้วหลังทอง นกเด้าดินสวน นกกาแวน กระเล็นขนปลายหูสั้น กระจ้อน กระแตธรรมดา ค้างคาวขอบหูขาวกลาง แย้ กิ้งก่าแก้ว จิ้งเหลนภูเขาเกล็ดเรียบ ผีเสื้อจรกาหนอนยี่โถ ผีเสื้อจ่าพม่า และผีเสื้อเณรธรรมดา เป็นต้น

ป่าสนเขา จะอยู่ในบริเวณสันเขาสูง ชนิดไม้ที่พบ เช่น สนสองใบและสนสามใบ นอกจากนี้ยังสามารถพบกล้วยไม้อีกหลายชนิดที่สวยงาม ได้แก่ รองเท้านารี เอื้องแซะ ฟ้ามุ่ย พวงมาลัย หางกระรอก ช้างกระ เอื้องคำ เป็นต้น

ในบริเวณแม่น้ำและลำห้วยต่างๆ เป็นถิ่นที่อยู่อาศัยของปลาไหลหูดำ ที่พบค่อนข้างมากในแม่น้ำปาย ปลาหลด ปลากระทิง ปลาซิวใบไผ่ ปลาหัวตะกั่ว ปลาก้าง ปลาพลวง นกเป็ดผีเล็ก นกยางโทนน้อย และนกยางเขียว

จากอำเภอเมือง จังหวัดแม่ฮ่องสอน ออกเดินทางไปตามทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 108 ไปอำเภอขุนยวม เป็นระยะทางประมาณ 60 กิโลเมตร จากอำเภอขุนยวมจึงเดินทางไปตามทางหลวงจังหวัดหมายเลข 1263 ต่ออีกเป็นระยะทาง 40 กิโลเมตร เข้าสู่หน่วยพิทักษ์อุทยานแห่งชาติที่ สร.1 (น้ำตกแม่สุรินทร์) โดยจะผ่านสถานที่ท่องเที่ยวที่มีชื่อเสียงของจังหวัดแม่ฮ่องสอน คือ ทุ่งบัวตอง ดอยแม่อุคอ

ที่ทำการอุทยานแห่งชาติน้ำตกแม่สุรินทร์ ตั้งอยู่บนทางหลวงจังหวัดหมายเลข 1095 บริเวณบ้านปางหมู ห่างจากอำเภอเมืองแม่ฮ่องสอนไปทางทิศเหนือประมาณ 9 กิโลเมตร