อุทยานแห่งชาติแม่ปืม มีอาณาเขตไม่มากนัก แต่ป่าเบญจพรรณ และป่าเต็งรัง ที่ปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของอุทยานแห่งชาติ ก็เป็นจุดเด่นที่สร้างสีสันงดงามในยามหน้าแล้ง ที่ผืนป่าพากันเปลี่ยนสี อุทยานแห่งชาติมีพื้นที่ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ป่าดอยปุย และป่าแม่ปืม ป่าดอยปุยอยู่ในเขตอำเภอพานและอำเภอเมือง จังหวัดเชียงราย ป่าแม่ปืมอยู่ในพื้นที่อำเภอพานและอำเภอป่าแดด จังหวัดเชียงราย และอำเภอแม่ใจ จังหวัดพะเยา พื้นที่ประมาณ 222,500 ไร่ หรือ 356 ตารางกิโลเมตร (พื้นที่อยู่ในเขตจังหวัดเชียงราย ประมาณ 137,431 ไร่ หรือ 220 ตารางกิโลเมตร และอยู่ในเขตจังหวัดพะเยา ประมาณ 85,069 ไร่ หรือ 136 ตารางกิโลเมตร)

ความเป็นมา: เนื่องจากพื้นที่ป่าไม้ถูกทำลายลงไปเป็นอันมาก ทำให้เกิดปัญหาทรัพยากรป่าไม้ถูกทำลาย รัฐจึงมีนโยบายที่จะแก้ปัญหาดังกล่าว โดยการอนุรักษ์ทรัพยากรป่าไม้ในรูปของป่าอนุรักษ์ที่มีความอุดมสมบูรณ์อยู่แล้วไว้ในลักษณะของอุทยานแห่งชาติ จังหวัดเชียงรายได้มีหนังสือ ที่ ชร 0009/17043 ลงวันที่ 20 มิถุนายน 2537 จัดส่งรายงานการสำรวจเบื้องต้นและขอให้กรมป่าไม้พิจารณาจัดตั้งพื้นที่ป่าสงวนแห่งชาติป่าแม่ปืม ป่าแม่พุง ป่าห้วยต้นยาง และป่าห้วยแม่แก้ว ในท้องที่อำเภอพาน อำเภอป่าแดด จังหวัดเชียงราย อำเภอแม่ใจ จังหวัดพะเยา พื้นที่ประมาณ 219,087 ไร่ เป็นอุทยานแห่งชาติ โดยที่ประชุมคณะอนุกรรมการป้องกันและปราบปรามการลักลอบทำลายทรัพยากรป่าไม้ จังหวัดเชียงราย ครั้งที่ 1/2537 เมื่อวันที่ 8 มีนาคม 2537 และครั้งที่ 2/2537 เมื่อวันที่ 7 เมษายน 2537 ได้มีมติเห็นชอบในหลักการให้ดำเนินการจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ

สำนักอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ ได้ตรวจสอบพิจารณารายงานการสำรวจเบื้องต้น พื้นที่ดังกล่าว โดยเจ้าหน้าที่หน่วยป้องกันรักษาป่า สำนักงานป่าไม้จังหวัดเชียงรายแล้ว เห็นสมควรจัดตั้งพื้นที่ดังกล่าวเป็นอุทยานแห่งชาติตามที่จังหวัดเชียงรายเสนอ โดยเห็นควรให้ นายชวลิต โล่ห์คุณสมบัติ นักวิชาการป่าไม้ 5 อุทยานแห่งชาติเขื่อนศรีนครินทร์ จังหวัดกาญจนบุรี ไปดำเนินการสำรวจเพิ่มเติมและจัดตั้งพื้นที่ดังกล่าว เป็นอุทยานแห่งชาติ โดยให้ทำหน้าที่หัวหน้าอุทยานแห่งชาติแห่งนี้ด้วย

อุทยานแห่งชาติแม่ปืมได้ดำเนินการสำรวจและจัดตั้งมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2537 มีพื้นที่อยู่ในจังหวัดเชียงรายและจังหวัดพะเยา มีเนื้อที่ประมาณ 356 ตารางกิโลเมตร หรือ 222,500 ไร่ โดยมีพื้นที่ 2 ส่วน คือ

ส่วนที่ 1 อยู่ในเขตป่าสงวนแห่งชาติป่าดอยปุย อำเภอเมือง จังหวัดเชียงราย ป่าสงวนแห่งชาติป่าห้วยต้นยาง และป่าห้วยแม่แก้ว อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย เนื้อที่ 108 ตารางกิโลเมตร หรือ 67,500 ไร่

ส่วนที่ 2 อยู่ในเขตป่าสงวนแห่งชาติป่าแม่ปืมและป่าแม่พุง อำเภอพาน อำเภอป่าแดด จังหวัดเชียงราย อำเภอแม่ใจ อำเภอเมือง จังหวัดพะเยา ป่าสงวนแห่งชาติป่าน้ำแม่ปืม และป่าดงประดู่ อำเภอแม่ใจ อำเภอเมือง จังหวัดพะเยา และป่าสงวนแห่งชาติป่าแม่ฮ่องป้อ ป่าห้วยแก้ว และป่าแม่อิงฝั่งซ้าย กิ่งอำเภอภูกามยาว จังหวัดพะเยา เนื้อที่ 248 ตารางกิโลเมตร หรือ 155,000 ไร่

ตามรายงานการประชุมคณะกรรมการอุทยานแหงชาติ ครั้งที่ 2/2538 เมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม 2538 เรื่องการจัดตั้งอุทยานแห่งชาติแม่ปืม พื้นที่ที่สำรวจจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติแม่ปืม เป็นพื้นที่ป่าสงวนแห่งชาติ ป่าแม่ปืม และป่าแม่พุง ในท้องที่ตำบลป่าแงะ ตำบลโรงช้าง ตำบลศรีโพธิ์เงิน อำเภอป่าแดด จังหวัดเชียงราย ตำบลสันมะเค็ด ตำบลดอยงาม ตำบลเวียงห้าว ตำบลทานตะวัน อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย ตำบลป่าแผก ตำบลบ้านเหล่า อำเภอแม่ใจ จังหวัดพะเยา ป่าสงวนแห่งชาติป่าดอยปุย ในท้องที่ตำบลสันทราย ตำบลป่าอ้อดอยชัย ตำบลหมอกแก้ว ตำบลดงมะดะ อำเภอเมืองเชียงราย จังหวัดเชียงราย และป่าสงวนแห่งชาติป่าต้นยาง และป่าห้วยแม่แก้ว ในท้องที่ตำบลเจริญเมือง ตำบลแม่อ้อ อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย เนื้อที่ประมาณ 227,312 ไร่ หรือ 363.70 ตารางกิโลเมตร เป็นป่าต้นน้ำลำธารของน้ำแม่ปืม น้ำแม่แก้ว มีสภาพป่าอุดมสมบูรณ์ เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่าหลายชนิด ประกอบด้วย จุดเด่นทางธรรมชาติที่สวยงามหลายแห่ง ตลอดจนทิวทัศน์ธรรมชาติที่งดงาม เห็นควรประกาศเป็นอุทยานแห่งชาติ

ส่วนที่ 1 ลักษณะภูมิประเทศส่วนมากจะเป็นภูเขาสูงชัน และมีพื้นที่บนเขาน้อยมาก ความยาวจากทิศเหนือ-ใต้ ประมาณ 27 กิโลเมตร และยังเป็นต้นกำเนิดของลำน้ำแม่แก้ว ซึ่งตามลำน้ำจะมีลักษณะ เป็นโขดหินที่สวยงามและมีน้ำไหลตลอดปี ทิศด้านลาดจะอยู่ทางด้านทิศตะวันออกและตะวันตก จุดที่สูงที่สุดจะอยู่ทางด้านทิศเหนือมีความสูงตั้งแต่ 403-936 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง

ส่วนที่ 2 ลักษณะภูมิประเทศเป็นแบบภูเขาสูงชัน ทอดตัวยาวจากทิศเหนือ-ใต้ มีความยาวประมาณ 32 กิโลเมตร ทิศด้านลาดจะอยู่ทางทิศตะวันออก และตะวันตกที่มีราบบนสันเขา ความกว้างโดยเฉลี่ยตลอด แนวกว้างประมาณ 4 กิโลเมตร และเป็นต้นกำเนิดของลำห้วยแม่ปืม ซึ่งมีน้ำไหลตลอดปี จุดสูงที่สุดอยู่บริเวณทางด้านทิศเหนือ มีความสูงตั้งแต่ 403-978 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง

ลักษณะภูมิอากาศของอุทยานแห่งชาติแม่ปืม เป็นแบบมรสุมเขตร้อน โดยได้รับอิทธิพลจาก ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ในช่วงฤดูฝน และลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือในช่วงฤดูหนาว อูณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 25 องศาเซลเซียส มีอุณหภูมิต่ำสุดในเดือนธันวาคม 9-12 องศาเซลเซียส ปกติฝนตกหนักในช่วงเดือนพฤษภาคม-ตุลาคม ปริมาณน้ำฝนที่วัดได้เฉลี่ยประมาณ 1,550 มิลลิเมตรต่อปี

ในพื้นที่อุทยานแห่งชาติแม่ปืมประกอบด้วยป่าที่แตกต่างกันถึง 4 ประเภท คือ ป่าดิบแล้ง ป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง และป่าสนเขา มีพันธุ์ไม้ที่สำคัญ ได้แก่ สัก แดง ประดู่ มะค่าโมง ชิงชัน เต็ง รัง เหียง พลวง สนสองใบ และไม้วงศ์ก่อ เป็นต้น

ด้วยความหลากหลายของพืชพรรณ ทำให้พบสัตว์ป่าประเภทนกอยู่เป็นจำนวนมากกว่า 40 ชนิด เช่น นกเขาเขียว นกเขาเขียวก้านตองท้องสีส้ม นกเปล้าธรรมดา นกหัวขวานใหญ่สีเทา นกปรอดเหลืองหัวจุก และเหยี่ยวดง นอกนั้นก็มีสัตว์ป่าอื่นๆ อีกมากมาย เช่น เก้ง หมูป่า เสือปลา กระจง กระเล็นปลายขนหูสั้น และกระรอก เป็นต้น

ที่ทำการอุทยานแห่งชาติแม่ปืมตั้งอยู่บริเวณอ่างเก็บน้ำแม่ปืมจากตัวเมืองพะเยาไปตามทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 1 สายพะเยา-เชียงราย ถึงหลักกิโลเมตรที่ 754 จะมีทางแยกขวาเข้าสู่ที่ทำการอุทยานแห่งชาติ รวมระยะทางประมาณ 22 กิโลเมตร