อุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็น มีพื้นที่ครอบคลุมท้องที่อำเภอบ้านนาสาร อำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี สภาพป่าส่วนใหญ่เป็นป่าดงดิบชื้น มีสภาพป่าที่อุดมสมบูรณ์ เป็นแหล่งต้นน้ำลำธาร เป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่านานาชนิด และมีจุดเด่นตามธรรมชาติที่สวยงาม เช่น หน้าผา ถ้ำ น้ำตก ตลอดจนมีหลักฐานทางด้านประวัติศาสตร์การสู้รบที่เหลืออยู่ เช่น ค่าย บังเกอร์ อุโมงค์ มีเนื้อที่ประมาณ 265,625 ไร่ หรือ 425 ตารางกิโลเมตร

ในอดีตเขาช่องช้างเคยเป็นฐานที่มั่นของพรรคคอมมิวนิสต์แห่งประเทศไทย (พคท.) เพราะภูมิประเทศเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อน ในปี พ.ศ. 2508 ทางราชการเริ่มเข้าทำการปราบปราม แต่ความยากลำบากต่อการเข้าสู่พื้นที่ทำให้กองกำลังของ พคท.เติบโตขึ้นกว่าเดิมมาก ในปี พ.ศ. 2514-2516 ทางราชการจึงทำการปราบปรามอย่างหนักและต่อเนื่อง แต่สภาพเหตุการณ์และสภาพพื้นที่เป็นอุปสรรคทำให้การปราบปรามไม่ได้ผลเต็มที่ ทำให้หมู่บ้านช่องช้างกลายเป็นหมู่บ้านปิดอยู่ภายใต้อิทธิพลของพรรคคอมมิวนิสต์แห่งประเทศไทย ในปีต่อๆ มามีเหตุการณ์การต่อสู้ที่สำคัญหลายครั้ง อาทิ พระองค์เจ้าวิภาวดีรังสิต ถูกลอบปลงพระชนม์ขณะประทับอยู่บนเครื่องบินเฮลิคอปเตอร์ เหตุการณ์สังหาร นายสวัสดิ์ พันเกษม รองผู้ว่าราชการจังหวัดสุราษฎร์ธานี ในปี พ.ศ. 2520 และการปล้นสะดมรถที่สถานีพุนพิน จังหวัดสุราษฎร์ธานี ในปี พ.ศ. 2522 ทำให้ราษฎรในจังหวัดสุราษฎร์ธานีขวัญเสียหวาดผวาเสี่ยงต่อความตายมาตลอด

ต่อมา พลเอกหาญ ลีนานนท์ แม่ทัพภาคที่ 4 ได้ใช้แผนปฏิบัติการณ์ “ใต้ร่มเย็น” เข้าปราบปราม พคท. ในเขตจังหวัดสุราษฎร์ธานี โดยเมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ 2525 ได้ใช้กำลังจากกองทัพแห่งชาติอันประกอบด้วย ข้าราชการทหาร ตำรวจ และ พลเรือน กระทำการกวาดล้างครั้งใหญ่ ในครั้งนั้นใช้เวลาเพียง 10 วัน ก็สามารถปราบปรามได้สำเร็จและใช้เวลาอีกประมาณ 3 เดือน ในการเคลียร์พื้นที่และยึดค่ายใหญ่ๆ อาทิ ค่าย นปถ.508 ค่าย 511 และค่ายบริวารต่างๆ จนกระทั้งในวันที่ 1 มิถุนายน 2525 ทางราชการได้ประกาศให้ประชาชนเข้าไปประกอบอาชีพในพื้นที่ที่อยู่อาศัยเดิมต่อไปได้ตามปกติ

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2526 กองอุทยานแห่งชาติได้รับแจ้งจาก นายทวี พูนผล ผู้ใหญ่บ้านหมู่ 2 (เกาะแตน) ตำบลตลิ่งงาม อำเภอเกาะสมุย จังหวัดสุราษฎร์ธานี และ นายไพบูลย์ เศวตมาลานนท์ หัวหน้าอุทยานแห่งชาติหมู่เกาะอ่างทอง ว่า ที่บริเวณเขาช่องช้าง อำเภอนาสาร มีน้ำตกขนาดใหญ่หลายแห่งสวยงามมาก กองอุทยานแห่งชาติจึงได้ทำการสำรวจเบื้องต้น ประกอบด้วยสำนักงานป่าไม้เขต สุราษฎร์ธานี ได้มีหนังสือ ที่ กษ 0714 (สฎ)/2041 ลงวันที่ 29 มีนาคม 2526 ส่งรายงานผลการสำรวจน้ำตกเหมืองทวด ตั้งอยู่ที่บ้านเหมืองทวด หมู่ที่ 2 ตำบลลำพูน อำเภอบ้านนาสาร จังหวัดสุราษฎร์ธานี ซึ่งมีความสวยงามตามธรรมชาติ โดยขอให้จัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ

ต่อมาสภาตำบลลำพูน อำเภอบ้านนาสาร ได้มีหนังสือลงวันที่ 28 มกราคม 2530 ผ่าน นายพาสกร จรูญรัตน์ และ นายสุทธิพร โพธิ์เพ็ชร สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดสุราษฎร์ธานี มีหนังสือลงวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2530 ถึง พลเอกหาญ ลีนานนท์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ขอให้ทางราชการสนองความต้องการของประชาชนในเขตพื้นที่ตำบลลำพูน อำเภอบ้านนาสาร ได้จัดตั้งอุทยานแห่งชาติขึ้นในท้องที่บ้านปลายน้ำเหนือ หมู่ที่ 1 ตำบลลำพูน อำเภอบ้านนาสาร ซึ่งมี “น้ำตกหนานดาดฟ้า” ที่มีความสวยงามตามธรรมชาติ

กรมป่าไม้จึงได้มีคำสั่ง ที่ 492/2530 ลงวันที่ 20 มีนาคม 2530 ให้ นายสมควร หิรัญสาลี เจ้าพนักงานป่าไม้ 4 ไปทำการสำรวจเบื้องต้นบริเวณป่าสงวนแห่งชาติคลองน้ำเฒ่า ท้องที่ตำบลลำพูน อำเภอบ้านนาสาร จังหวัดสุราษฎร์ธานี และในพื้นที่อำเภอและจังหวัดใกล้เคียง ปรากฏว่า ในบริเวณดังกล่าวมีสภาพพื้นที่สวยงามและมีจุดเด่นทางธรรมชาติหลายแห่ง ตลอดจนมีประวัติศาสตร์การสู้รบกับพรรคคอมมิวนิสต์แห่งประเทศไทยในอดีตมา เหมาะสมที่จะจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ ตามรายงานผลการสำรวจลงวันที่ 4 พฤษภาคม 2530 กองอุทยานแห่งชาติ กรมป่าไม้ จึงดำเนินการจัดตั้งอุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็นขึ้น โดยนำชื่อของ “ยุทธการใต้ร่มเย็น” มาเป็นมงคลนามของอุทยานแห่งชาติแห่งนี้

ปัจจุบันอุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็น ได้รับการประกาศให้เป็นอุทยานแห่งชาติตามพระราชบัญญัติอุทยานแห่งชาติ พ.ศ. 2504 แล้ว ประกอบด้วยพื้นที่ทั้งหมด 265,625 ไร่ โดยได้ตราพระราชกฤษฎีกากำหนดที่ดินป่าไชยคราม ป่าวัดประดู่ แปลงที่สอง และป่าคลองน้ำเฒ่า ในท้องที่ตำบลช้างซ้าย อำเภอกาญจนดิษฐ์ ตำบลทุ่งเตา ตำบลลำพูน ตำบลพรุพี อำเภอนาสาร และตำบลบ้านส้อง อำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี ซึ่งประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 108 ตอนที่ 245 ลงวันที่ 31 ธันวาคม 2534 เป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 73 ของประเทศไทย

มีสภาพภูมิประเทศเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อนทอดตัวในแนวเหนือ-ใต้ มีความยาวประมาณ 40 กิโลเมตร จากทิศเหนือในเขตอำเภอกาญจนดิษฐ์ จังหวัดสุราษฎร์ธานีจรดทิศใต้ที่ต่อเนื่องกับพื้นที่ราษฎรในเขตอำเภอบ้านนาสารและอำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี ประกอบด้วยเขาโคกงาย เขาขุนห้วยสิทธิ์ เขาไทร เขาญวนเฒ่า เขาไม้ไผ่ เขาเหล็ก เขาหนามเตย เขาคีรีหลน เขาลาเขาพรุกำ เขาปลายหน มียอดเขาสูงสุดคือ ยอดเขาหนอง สูงประมาณ 1,530 เมตรจากระดับน้ำทะเล เป็นแหล่งกำเนิดของต้นน้ำลำธาร มีลำคลองที่สำคัญหลายสาย เช่น คลองฉวาง คลองลำพูน คลองกิ่งยาว คลองแคระ คลองตาเพชร คลองกงเสียด เป็นต้น ในพื้นที่ด้านทิศตะวันตกมีภูเขาหินปูนกระจายอยู่บางส่วน โดยเฉพาะในเขตอำเภอบ้านนาสาร จังหวัดสุราษฎร์ธานี จึงเกิดเป็นถ้ำที่สวยงามน่าพิศวง

สภาพภูมิอากาศของอุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็น โดยทั่วไปอยู่ภายใต้อิทธิพลของลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ อุณหภูมิโดยเฉลี่ยของพื้นที่ในแต่ละช่วงของปีเปลี่ยนแปลงไม่มากนัก อุณหภูมิสูงสุดในเดือนเมษายน อุณหภูมิต่ำสุดในเดือนมกราคมและกุมภาพันธ์ และมีค่าเฉลี่ยตลอดปีประมาณ 26 องศาเซลเซียส ปริมาณน้ำฝนรายปีไม่น้อยกว่า 1,600 มิลลิเมตรโดยปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรายเดือนมากที่สุดในเดือนพฤศจิกายน ช่วงเดือนที่มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยต่ำสุด คือ เดือนกุมภาพันธ์

พื้นที่อุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็นประกอบด้วย สามารถจำแนกสังคมพืชออกได้เป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่

ป่าดิบชื้น เป็นสังคมพืชส่วนใหญ่ของอุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็น ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 325 ตารางกิโลเมตร หรือร้อยละ 75 ของพื้นที่ โดยจะอยู่ตั้งแต่บริเวณที่เป็นฟื้นที่ราบหรือที่มีความสูงของพื้นที่ไม่มากนัก ตั้งแต่ 300-1,000 จากระดับน้ำทะเลปานกลาง เป็นป่าที่อยู่ในบริเวณที่มีความชื้นสูง โดยมากพบตามหุบเขาและริมห้วย และอาจแบ่งเป็นสังคมย่อยได้ตามลักษณะของความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางของพื้นที่ และชนิดของพืชพรรณที่ขึ้นอยู่ได้ 2 ลักษณะ คือ ป่าดิบชื้นในพื้นที่ต่ำ ขึ้นอยู่ในบริเวณที่เป็นพื้นที่ราบริมห้วยและหุบเขา พื้นที่อยู่สูงจากสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางประมาณไม่เกิน 300 เมตร โครงสร้างของป่ามีอยู่ 3 ระดับ ชั้นเรือนยอด เรือนยอดชั้นบนสูง 30-50 เมตร พันธุ์ไม้สำคัญที่พบได้แก่ ยาง ตะเคียนทอง ไข่เขียว ตะเคียนทราย พะยอมทราย และหลุมพอ เรือนยอดไม้ชั้นสอง มีความสูงตั้งแต่ 15-30 เมตร พันธุ์ไม้ที่พบได้แก่ ยางแรด ส้านขน เรือนยอดไม้ชั้นสามมีความสูงประมาณ 5-15 เมตร พันธุ์ไม้ที่พบได้แก่ ชมพู่ป่า คอแลน ไฟกา และชก พืชพื้นล่างประกอบด้วยพืชในวงศ์ขิงข่า หวาย ชนิดต่างๆ เช่น หวายกำพวน หวายแดง หวายเล็ก และ ป่าดิบชื้นเชิงเขา เป็นป่าที่เกิดอยู่ในบริเวณที่สูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง มากกว่า 300 เมตร แต่ไม่เกิน 1,000 เมตร โครงสร้างของป่ามีอยู่ 3 ระดับชั้นเรือนยอด เรือนยอดชั้นบนสูง 30-50 เมตร พันธุ์ไม้สำคัญที่พบได้แก่ ยางปาย ยางแดง และยางเสี้ยน เรือนยอดไม้ชั้นสองมีความสูงตั้งแต่ 15-30 เมตร พันธุ์ไม้ที่พบได้แก่ พญาไม้ ก่อเรียน ก่อเล็ก และสังเกียด เรือนยอดไม้ชั้นสามมีความสูงประมาณ 5-15 เมตร พันธุ์ไม้ที่พบได้แก่ ส้นโหลก และกะเบาลิง พืชพื้นล่างประกอบด้วย พืชในวงศ์เฟิน ขิงข่า หวายชนิดต่างๆ เช่น หวายปู่เจ้า หวายขี้ไก่ หวายผึ้ง หวายขี้เสี้ยน และหวายแส้ม้า

ป่าดิบเขา เป็นพื้นที่ป่าที่อยู่เหนือระดับน้ำทะเลปานกลางตั้งแต่ 1,000 เมตร ขึ้นไป ส่วนใหญ่อยู่บริเวณตอนกลางและบริเวณสันเขาด้านตะวันออกของอุทยานแห่งชาติ ความสูงของพื้นที่ในระดับนี้จะขึ้นถึงยอดเขาที่มีเมฆหมอกปกคลุมอยู่เกือบตลอดปี คือ บริเวณยอดเขาหนอง มีความสูงประมาณ 1,530 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง เป็นบริเวณที่มีความชื้นสูง อุณหภูมิต่ำ สังคมไม้ที่พบมักมี ลำต้นเตี้ยและคดงอ ชั้นเรือนยอดจะเสมอเป็นระดับเดียวกัน ตามลำต้นมีมอสและเฟินเกาะอยู่หนาแน่น

ป่ารุ่นหรือป่าเหล่า เป็นสังคมพืชที่เกิดจากการทดแทนสภาพธรรมชาติเดิม ภายหลังการถูกทำลาย ส่วนใหญ่อยู่บริเวณเขตอุทยานแห่งชาติทางด้านทิศตะวันตก พันธุ์ไม้ที่สำคัญเป็นพืชเบิกนำจำพวก ปอหูช้าง ทุ้งฟ้า หัวกา พังแหรใหญ่ ล่อ และกะลอขน เป็นต้น

อุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็นเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่าจำนวนไม่น้อย แต่เนื่องจากพื้นที่โดยรอบอุทยานแห่งชาติได้ถูกทำลาย เปลี่ยนสภาพเป็นพื้นที่เกษตรกรรม และชุมชนอยู่อาศัย ทำให้สัตว์ป่าถูกล่าและแหล่งที่อยู่อาศัยถูกจำกัด สัตว์ป่าขนาดใหญ่หลายชนิดสูญพันธุ์และที่กำลังจะสูญพันธุ์ สัตว์ที่เหลืออยู่ส่วนมากจึงเป็นสัตว์ขนาดกลางจนถึงขนาดเล็กซึ่งสามารถจำแนกชนิดออกได้เป็น

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ชนิดพันธุ์สัตว์ที่พบประเภทนี้ได้แก่ ช้างป่า สมเสร็จ ซึ่งเป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่ยังหลงเหลืออยู่ สัตว์ขนาดกลางจำพวก เสือ เลียงผา หมีควาย แมวป่า ชะนี เก้ง กระจง หมูป่า และสัตว์ขนาดเล็ก เช่น กระรอก อ้นเล็ก เม่นหางพวง และอีเห็นข้างลาย เป็นต้น

นก สำรวจพบประมาณ 133 ชนิด เช่น นกตะขาบทุ่ง นกกก เหยี่ยวรุ้ง นกกระปูดใหญ่ นกเงือกปากดำ นกเงือกหัวหงอก นกแซงแซวหางบ่วงเล็ก นกเขียวคราม นกตีทอง นกบั้งรอกแดง นกอีวาบตั๊กแตน นกหัวขวานแดงลาย นกหว้า และนกเขาเขียว เป็นต้น

สัตว์เลื้อยคลาน ที่พบในพื้นที่อุทยานแห่งชาติ ได้แก่ เต่าหวาย เต่านา เต่าหก เต่าเหลือง ตะพาบแก้มแดง ตระกวด เหี้ย กิ้งก่าบินปีกสีส้ม กิ้งก่าบินคอดำ กิ้งก่าหัวแดง จิ้งเหลนดินจุดดำ จิ้งเหลนบ้าน จิ้งจกหางแหลม ตุ๊กแกบ้าน งูสิงหางดำ งูเขียว หัวจิ้งจก งูเขียวบอน และงูเหลือม เป็นต้น

สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ส่วนใหญ่พบเห็นได้ง่ายในช่วงฤดูฝน ในช่วงหน้าแล้งมักหลบซ่อนหรือจำศีล ที่พบได้แก่ กบทูด กบหนอง จงโคร่ง เขียดตะปาด เขียดจิก อึ่งกราย คางคกเล็ก และอึ่งอ่างบ้าน เป็นต้น