อุทยานแห่งชาติภูผาม่าน เรียกตามชื่อของภูเขาเทือกหนึ่งทางตอนใต้ของอุทยานแห่งชาติที่มีหน้าผาสูงชันคล้ายสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มองดูเหมือนกับผ้าม่านผืนใหญ่ อยู่ในท้องที่อำเภอชุมแพ จังหวัดขอนแก่น และอำเภอภูกระดึง จังหวัดเลย มีเนื้อที่ประมาณ 350 ตารางกิโลเมตร หรือ 218,750 ไร่

อุทยานแห่งชาติภูผาม่าน แต่เดิมเคยเป็นพื้นที่ที่สมบูรณ์ไปด้วยพรรณไม้และสัตว์ป่านานาชนิด ปัจจุบันผลจากการทำสัมปทานป่าไม้ทำให้พื้นป่าและจำนวนสัตว์ป่าลดลงอย่างรวดเร็ว กรมป่าไม้จึงได้มีคำสั่งที่ 1473/2532 ลงวันที่ 27 กันยายน 2532 มอบหมายให้ นายพนม พงษ์สุวรรณ นักวิชาการป่าไม้ 4 ให้สำรวจเพิ่มเติมและจัดตั้งพื้นที่ป่าดงลาน อำเภอชุมแพ จังหวัดขอนแก่น และป่าภูเปือย อำเภอภูกระดึง จังหวัดเลย และพื้นที่ป่าใกล้เคียงเป็นอุทยานแห่งชาติ จากการสำรวจพื้นที่พบว่า เป็นพื้นที่แหล่งต้นน้ำลำธารและมีจุดเด่นทางธรรมชาติหลายแห่ง โดยเฉพาะถ้ำและน้ำตก

ทางราชการจึงมีประกาศกฤษฎีกา กำหนดให้รวมพื้นที่ป่าสงวนแห่งชาติภูเปือย อำเภอภูกระดึง จังหวัดเลย เข้ากับพื้นที่ป่าสงวนแห่งชาติดงลาน ท้องที่อำเภอชุมแพ กิ่งอำเภอภูผาม่าน จังหวัดขอนแก่น จัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติภูผาม่าน ในปี พ.ศ.2534 โดยได้พระราชกฤษฏีกากำหนดบริเวณที่ดินป่าดงลานในท้องที่ตำบลนาหนองทุ่ม อำเภอชุมแพ และตำบลห้วยม่วง ตำบลวังสวาบ ตำบลนาฝาย ตำบลภูผาม่าน กิ่งอำเภอภูผาม่าน อำเภอชุมแพ จังหวัดขอนแก่น และป่าภูเปือยในท้องที่ตำบลภูกระดึง ตำบลศรีฐาน อำเภอภูกระดึง จังหวัดเลย เนื้อที่โดยประมาณ 218,750 ไร่ หรือ 350 ตารางกิโลเมตร เป็นอุทยานแห่งชาติ โดยประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 108 ตอนที่ 215 ลงวันที่ 8 ธันวาคม 2534 จัดเป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 72 ของประเทศ

ส่วนใหญ่เป็นเทือกเขาหินปูนที่มีความสูงชันสลับซับซ้อนกันเป็นแนวยาวสลับกับที่ราบลุ่มเชิงเขา สูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง 200-800 เมตร เป็นแหล่งต้นน้ำของห้วยภูฮี ห้วยชมพู ห้วยคะเฮ้า ห้วยจอก ห้วยยาง ห้วยซำแคน ห้วยตากว้าง ห้วยข้าวหลาม ห้วยสงขะยวน และห้วยหม้อแตก ซึ่งลำห้วยเหล่านี้ไหลลงสู่ลำน้ำพองที่ไหลมาจากอุทยานแห่งชาติภูกระดึงและลำน้ำเชิญในจังหวัดขอนแก่น สภาพดินเป็นดินร่วนปนทรายและดินลูกรังอยู่ปะปนกับหินชนิดต่างๆ

อากาศโดยทั่วไปที่ภูผาม่าน อากาศร้อนถึงร้อนจัดอุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ย 39 องศาเซลเซียส

คำว่า “ภูเวียง” เป็นท้องที่อำเภอที่เก่าแก่ของจังหวัดขอนแก่นอำเภอหนึ่ง และยังเป็นชื่อเรียกของเทือกเขาซึ่งปัจจุบันได้มีพระราชกฤษฎีกากำหนดพื้นที่ป่าภูเวียงให้เป็นอุทยานแห่งชาติ อยู่ในท้องที่อำเภอภูเวียง อำเภอสีชมพู อำเภอชุมแพ อำเภอหนองนาคำ และอำเภอเวียงเก่า จังหวัดขอนแก่น มีหลักฐานว่าป่าภูเวียงเคยเป็นแหล่งชุมชนโบราณที่มีอารยธรรมเมื่อหลายพันปีล่วงมาแล้ว มีการขุดพบกระดูกมนุษย์โบราณ เครื่องมือ เครื่องใช้ โลหะสำริด พระนอนสมัยทวาราวดี รวมทั้งภาพเขียนสีสมัยก่อนประวัติศาสตร์ที่ถ้ำ (หลืบเงิน) บนเทือกเขาภูเวียง นอกจากนั้นเมื่อประมาณปี พ.ศ. 2519 มีการค้นพบรอยเท้าและซากกระดูกไดโนเสาร์ และสัตว์โลกดึกดำบรรพ์อายุเกือบ 200 ล้านปี ซึ่งสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา สยามบรมราชกุมารี ทรงสนพระทัยและเสด็จทอดพระเนตร เมื่อวันที่ 3 พฤศจิกายน 2532

อุทยานแห่งชาติภูเวียง มีลักษณะภูมิประเทศโดยทั่วไปเป็นเทือกเขาล้อมรอบเป็นวงอยู่ 2 ชั้น ตรงกลางเป็นแอ่งขนาดใหญ่ คล้ายแอ่งกระทะซึ่งเป็นที่ราบและลอนลาด ส่วนพื้นที่โดยรอบแอ่งมีลักษณะเป็นเทือกเขาซึ่งมีมุมเทเข้าหาใจกลางแอ่ง ประกอบด้วยเทือกเขาที่มีความลาดชันปานกลางถึงลาดชันสูง เทือกเขาชั้นนอกสุดมียอดเขาสูงสุด 844 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง บริเวณทิศตะวันตกเฉียงใต้ของพื้นที่ และเทือกเขาชั้นในมียอดเขาสูงสุด 470 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง บริเวณทิศเหนือของพื้นที่เทือกเขาชั้นในนี่เองที่เป็นแหล่งฟอสซิลไดโนเสาร์ ส่วนระดับต่ำสุดของเชิงเขาอยู่ระดับ 210 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง

อุทยานแห่งชาติภูเวียง ตั้งอยู่บนที่ราบสูงโคราชมีลักษณะเป็นหินชั้น ซึ่งเกิดจากการสะสมตัวของตะกอนบนแผ่นดินหนากว่า 4,000 เมตร ชั้นของหินตะกอนมักมีสีแดงเกือบทั้งหมดเรียกว่าหินชั้นตะกอนแดง หรือกลุ่มหินโคราช ประกอบด้วย หน่วยหินเขาพระวิหาร หินเสาขัว หินภูพาน และหินโคกกรวด หินดังกล่าวถูกปกคลุมด้วยตะกอนร่วนและดินยุคควอเทอร์นารี่ และยุคปัจจุบัน ซึ่งในพื้นที่อุทยานแห่งชาติภูเวียงนั้นยังมีการสำรวจสายแร่ยูเรเนียมในพื้นที่อีกด้วย อุทยานแห่งชาติภูเวียงเป็นแหล่งต้นน้ำลำธารของห้วยทรายขาวซึ่งจะไหลลงลำน้ำพอง ห้วยบั้งทิ้ง ห้วยน้ำไหล ซึ่งจะไหลลงลำน้ำเชิญ ห้วยเรือ ห้วยขุมปูน ห้วยน้ำบอง และห้วยมะนาว ซึ่งจะไหลลงห้วยบอง ทั้งลำน้ำพอง หัวยบอง และลำน้ำเชิญ จะไหลลงอ่างเก็บน้ำอุบลรัตน์

อุทยานแห่งชาติภูเวียงได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงใต้ จึงแบ่งออกเป็น 3 ฤดู ดังนี้ ฤดูร้อน ระหว่างเดือนมีนาคม – เมษายน อุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุดในเดือนเมษายน 36.5 องศาเซลเซียส ฤดูฝน ระหว่างเดือนพฤษภาคม – ตุลาคม ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรายปี 1,199 มิลลิเมตร ฤดูหนาว ระหว่างเดือนพฤศจิกายน – กุมภาพันธ์ อุณหภูมิเฉลี่ยต่ำสุดในเดือนธันวาคม 16.6 องศาเซลเซียส