Phong Nha-Kẻ Bàng nằm ở một khu vực núi đá vôi rộng khoảng 200.000 ha thuộc lãnh thổ Việt Nam, khu vực lãnh thổ Lào tiếp giáp vườn quốc gia này cũng có diện tích núi đá vôi khoảng 200.000 ha. Diện tích vùng lõi của vườn quốc gia là 85.754 ha và một vùng đệm rộng 195.400 ha. Tháng 8 năm 2013, Thủ tướng chính phủ đã có quyết định mở rộng vườn quốc gia này lên 1233,26 km2. Vườn quốc gia này được thiết lập để bảo vệ một trong hai vùng carxtơ lớn nhất thế giới với khoảng 300 hang động và bảo tồn hệ sinh thái bắc Trường Sơn ở khu vực Bắc Trung Bộ Việt Nam. Đặc trưng của vườn quốc gia này là các kiến tạo đá vôi, 300 hang động, các sông ngầm và hệ động thực vật quý hiếm nằm trong Sách đỏ Việt Nam và Sách đỏ thế giới. Các hang động ở đây có tổng chiều dài khoảng hơn 80 km nhưng các nhà thám hiểm hang động Anh và Việt Nam mới chỉ thám hiểm 20 km, trong đó 17 km ở khu vực Phong Nha và 3 km ở khu vực Kẻ Bàng.