位置境域

保护区地处福建西南部，是武夷山脉南段东南坡与戴云山脉之间的玳瑁山主体，为新罗、连城、上杭三县（区）的交界地带，俗称“梅花十八洞”，介于东经116°45′25″~116°57′33″，北纬25°15′14″~25°35′44″之间。保护区东西宽20公里，南北长19公里，总面积22168·5公顷。福建梅花山国家级自然保护区管理局

地貌

保护区是闽西玳瑁山的主体部分，地貌以中山为主，地势中部高，四周低，西部高，东部底，平均海拔900米，千米以上山峰达70多座，最高石门山海拔1811米，相对高差达1436米，在大地构造上，属永梅坳陷带的一部分，历经多次构造运动，燕山运动导致大规模的花岗岩侵入，断裂构造的发育，使地形切割破碎。

气候

保护区地处中亚热带南缘，离海洋较近，常受到东南海洋暖湿气流影响，加上西北武夷山脉和东南戴云山脉作天然屏障，对寒流南下和海洋暖湿气流入侵起阻挡和截留作用，形成冬暖夏凉，气温、湿度较为稳定的特点。保护区年均气温13～18℃，最高月均温22·9～23·8℃，最低月均温7·5～8·3℃，极端最高气温35℃，极端最低气温-5·5℃，月均温≥10℃的年活动积温4500～5100℃，年日照时数1920小时左右。梅花山是福建省暴雨中心地之一，降雨期长，雨量充沛，降雨强度大，年均降雨量为1700～2200mm，相对湿度70～96%，霜期75天，霜日15～25天。

水文

在山岭之间发育有断裂谷地和断陷盆地，是九龙江、汀江、闽江的上游水系组成部分，为闽江、汀江、九龙江的分水岭，俗称"水流三江地"。由于复杂的地质构造和流水切割的影响，加之茂密的森林覆盖，构成闽西独特的天然空调和生物水库。