Территория парка расположена в центральной, наиболее высокогорной части Южного Урала и отличается сложным геологическим строением и рельефом, представленным меридионально направленными хребтами, перемежающимися межгорными депрессиями и поперечными тектоническими разрывами.
Хребет Зигальга относится к центральному таганайско-ямантаусскому поясу. Горная цепь состоит из хребтов Юрматау, Караташ, Нары, Зигальга, Нургуш. От остальных звеньев этой «цепи» Зигальга отделена реками Катав и Юрюзань. Притоки реки Юрюзань, стекающие со склонов Зигальги, глубоко врезаются в горные хребты и склоны, покрытые каменными россыпями.
Наиболее значительные вершины, находящиеся на территории нацпарка: Мёрзлый Утёс (Мёрзлая) (1 237 м), Поперечная (1 389 м), Евлахта (1 310 м).