ในส่วนที่ได้จัดตั้งเป็นวนอุทยานออบหลวง ในอดีตเป็นสถานที่พักของพวกทำไม้บริษัทบอร์เนียว ซึ่งในสมัยนั้นการทำไม้สักใช้วิธีลำเลียงล่องมาตามลำน้ำแม่แจ่ม ไม้จะมาวนอยู่ที่ออบหลวงซึ่งเป็นวังน้ำวนและลึกมาก จากออบหลวงที่มีหน้าผาสูงชัน น้ำตกจากหน้าผาสูง บริษัททำไม้จึงตั้งปางพักตรงจุดนี้เพื่อคอยเก็บไม้ที่ไหลมา ไม่ให้ไหลลงไปวังน้ำวน ตามประวัติดั้งเดิมเล่าสืบต่อกันมาว่า ลำน้ำแม่แจ่มสมัยก่อนเรียกว่า “แม่น้ำสลักหิน” เนื่องจากแม่น้ำนี้ได้เจาะภูเขาหินลูกหนึ่งจนทะลุไหลผ่านเป็นลำน้ำตรงที่เรียกว่า “ออบหลวง” ในปัจจุบัน ต่อมาได้เปลี่ยนเป็นแม่น้ำแม่แจ่ม ซึ่งเป็นชื่อที่เรียกกันอยู่ทุกวันนี้

ต่อมากรมป่าไม้ได้โอนวนอุทยานออบหลวง มาอยู่ในความดูแลของกองอุทยานแห่งชาติ และในต้นปี พ.ศ. 2531 นายธำมรงค์ ประกอบบุญ ผู้อำนวยการกองอุทยานแห่งชาติ ได้ให้นโยบายและสั่งการให้วนอุทยานออบหลวงดำเนินการสำรวจเบื้องต้นพื้นที่ข้างเคียงโดยรอบวนอุทยาน เพื่อยกฐานะจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติ ผลการสำรวจตามหนังสือ ที่ กษ 0713(อล)/พิเศษ ลงวันที่ 27 เมษายน 2531 และ ที่ กษ 0713(อล)/พิเศษ ลงวันที่ 31 พฤษภาคม 2531 รายงานว่าป่าจอมทอง ป่าแม่แจ่ม-แม่ตื่น และป่าแม่แจ่ม ที่ทำการ สำรวจพื้นที่จะกำหนดเป็นอุทยานแห่งชาตินี้แต่เดิมได้กำหนดให้เป็นป่าถาวรของชาติ ตามมติคณะรัฐมนตรี เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน 2509

ต่อมาได้ประกาศเป็นป่าสงวนแห่งชาติตามพระราชบัญญัติป่าสงวนแห่งชาติ พ.ศ. 2507 กล่าวคือ ป่าจอมทองเป็นป่าสงวนแห่งชาติ ตามกฎกระทรวงฉบับที่ 212 (พ.ศ. 2510) ประกาศในพระราชกิจจานุเบกษาเล่ม 84 ตอนที่ 82 วันที่ 21 สิงหาคม 2510 ป่าแม่แจ่ม-แม่ตื่นเป็นป่าสงวนแห่งชาติตามกฎกระทรวงฉบับที่ 189 (พ.ศ. 2509) ประกาศในราชกิจจานุเบกษาเล่ม 83 ตอนที่ 119 วันที่ 31 ธันวาคม 2509 ป่าแม่แจ่มเป็นป่าสงวนแห่งชาติตามกฎกระทรวงฉบับที่ 712 (พ.ศ. 2571) ประกาศในพระราชกิจจานุเบกษาเล่ม 91 ตอน 225 วันที่ 29 ธันวาคม 2517 เนื้อที่ทำการสำรวจประมาณ 630 ตารางกิโลเมตร มีสภาพป่าสมบูรณ์ด้วยระบบนิเวศทุกประการมีจุดเด่นทางธรรมชาติสวยงาม และเป็นแหล่งทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญยิ่ง เหมาะสมสำหรับ การจัดตั้งเป็นอุทยานแห่งชาติได้

กองอุทยานแห่งชาติ กรมป่าไม้ ได้ทำการตรวจสอบและได้มีหนังสือ ที่ กษ 0713/1403 ลงวันที่ 24 พฤศจิกายน 2531 เสนอกรมป่าไม้มีคำสั่งที่ 824/2531 ลงวันที่ 2 ธันวาคม 2531 ให้ นายไชโย ยิ่งเภตรา เจ้าพนักงานป่าไม้ 5 ไปทำการสำรวจข้อมูลเพิ่มเติมและได้ประกาศจัดตั้งพื้นที่บริเวณดังกล่าวเป็นอุทยานแห่งชาติ โดยประกาศในราชกิจจานุเบกษาเล่มที่ 108 ตอน 211 ลงวันที่ 4 ธันวาคม 2534 เป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 68 ของประเทศ

ลักษณะภูมิประเทศ
ภูมิประเทศส่วนใหญ่เป็นภูเขาสูงชัน สลับซับซ้อนติดต่อกันเป็นเทือกเขายาวในแนวเหนือ-ใต้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเทือกเขาถนนธงชัยต่อจากดอยอินทนนท์ มีแม่น้ำสายใหญ่ คือ ลำน้ำแม่แจ่มกั้นกลางอันเป็นเขตแบ่งระหว่างอำเภอจอมทองและอำเภอฮอด จังหวัดเชียงใหม่ สภาพโดยทั่วไปเป็นป่าต้นน้ำลำธารชั้นหนึ่ง มีลำห้วยหลายสายไหลลงลำน้ำแม่แจ่มและลำน้ำแม่ปิงตอนล่าง ภูมิประเทศส่วนใหญ่มีที่ราบน้อยมาก เนื่องจากเป็นเทือกเขาสลับซับซ้อนและสูงชัน

จากสภาพพื้นที่เป็นภูเขาหน้าผาสูงชัน และมีโขดหินขนาดใหญ่น้อยมากมาย หินที่เป็นองค์ประกอบของพื้นที่ได้แก่ หินแกรนิตและแกรโนไดออไรท์ สลับกับหินซอลท์และหินตระกูลแกรนิตชนิดมิคมาไทด์ ในชุดหินบลูโตนิคของยุคครีเตเซียส และไทรแอสสีค ประกอบด้วยแร่ควอร์ท และเฟสด์สปาร์ ในท้องน้ำแม่แจ่มมีเกาะแก่งหินขนาดใหญ่มากมาย ริมฝั่งลำน้ำจะมีหาดทรายเกิดจากน้ำพัดพามาเป็นช่วงๆ หลายแห่ง มีก้อนหินกลมประเภทกรวดห้องน้ำของหินควอร์ทไซด์ ควอร์ทแจสเปอร์ และหินชนิดอื่นๆ อยู่หนาแน่น

ลักษณะภูมิอากาศ
สภาพภูมิอากาศในเขตอุทยานแห่งชาติแบ่งออกเป็น 3 ฤดูกาล คือ ฤดูฝน เริ่มตั้งแต่เดือนพฤษภาคม-เดือนตุลาคม ฤดูหนาว เริ่มตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน-เดือนมกราคม มีอุณหภูมิต่ำสุดประมาณ 6 องศาเซลเซียส ฤดูร้อน เริ่มตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์-เดือนเมษายน

พืชพรรณและสัตว์ป่า
เนื่องจากสภาพป่ามีทั้งป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง ป่าดงดิบแล้ง ป่าดงดิบเขา และป่าสนเขา จึงมีพันธุ์ไม้แตกต่างกันหลายชนิด เช่น สัก ยาง ประดู่ แดง ตะเคียน ยมหอม มะค่าโมง มะเกลือ ขะเจ๊าะ เก็ดดำ เก็ดแดง รกฟ้า อินทนิล กะบาก จำปีป่า สารภีป่า แคหิน เหียง พลวง เต็ง รัง และไม้สนเขาหรือเกี๊ยะ เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีไม้ตระกูลก่อต่างๆ พืชพื้นล่างที่สำคัญมี ไผ่ ปาล์ม และเฟิร์น

สัตว์ป่าที่พบเห็นได้แก่ เลียงผา เสือ หมี กวางป่า หมูป่า เก้ง ชะนี ลิง ชะมด กระต่ายป่า นิ่ม ตะกวด และมีนกนานาชนิดประมาณ 200 ชนิด เช่น นกกางเขนดง นกพญาไฟ นกเขาใหญ่ นกเขาเขียว นกดุเหว่า นกหัวขวาน นกกะปูด นกขุนทอง นกแก้ว เหยี่ยวรุ้ง นกยูง ไก่ฟ้า ไก่ป่า นกกะทา เป็นต้น

ดินแดนมนุษย์สมัยก่อนประวัติศาสตร์
อยู่ใกล้เคียงกับช่องแคบออบหลวง กองโบราณคดี กรมศิลปากร กระทรวงศึกษาธิการ ได้ขุดค้นเพื่อศึกษาวิจัยร่วมกับประเทศฝรั่งเศส เรื่อง Research on Chronology and Evolution of the Prehistoric Cultures of Northern Central Thailand and their Antropological Characteristics โดยเริ่มโครงการตั้งแต่ปี พ.ศ. 2527 เป็นต้นมา

บริเวณออบหลวง ทั้งสองฝั่งอำเภอจอมทอง และฝั่งอำเภอฮอด ได้ขุดค้นพบโบราณวัตถุและหลักฐานทางโบราณคดีสมัยก่อนประวัติศาสตร์จำนวนมาก เช่น เครื่องมือหินกระเทาะแกนหินและสะเก็ดหิน ขวานหินขัด ชิ้นส่วน เครื่องประดับและภาชนะสำริด ภาชนะดินเผาลายเชือกทาบ ที่สำคัญคือ พบโครงกระดูกของมนุษย์ในสมัยยุคสำริด มีอายุระหว่าง 2,500 - 3,500 ปี ก่อนคริสตกาล
กิจกรรม -เดินป่าศึกษาธรรมชาติ - ชมทิวทัศน์ - ชมประวัติศาสตร์ 

ดอยผาช้าง
เป็นหินแกรนิตชนิดมิคมาไทด์ทั้งแท่ง ก้อนใหญ่มหึมา สีน้ำตาลดำ ยาวประมาณ 300 เมตร สูงประมาณ 80 เมตร จากระดับพื้นดิน มีลักษณะเหมือนช้างตัวใหญ่นอนหมอบอยู่ บนยอดดอยผาช้างเป็นจุดชมวิว มองลงไปทางทิศใต้จะเห็นน้ำตกแม่บัวคำอยู่ลิบๆ ใกล้เข้ามาตรงหน้า ดอยผาช้างเห็นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 108 ลดเลี้ยวเลียบเหลี่ยมเขาผ่านหน้าผาออบหลวง ลึกจากผาออบหลวงลงไปจะมองเห็นสายธารแม่แจ่มไหลคดเคี้ยวซอกซอนผาหินหายลับไปทางทิศตะวันออก

บริเวณดอยผาช้างด้านตะวันตกมีเพิงผาคล้ายถ้ำเคยเป็นที่อยู่อาศัยของมนุษย์โบราณก่อนประวัติศาสตร์และได้วาดภาพช้างด้วยสีขาวและสีแดงไว้ จากรายงานของนักโบราณคดี กรมศิลปากรยืนยันว่าเป็นครั้งแรกที่พบภาพเขียนโบราณในพื้นที่ภาคเหนือตอนบนในเขตจังหวัดเชียงใหม่ (พบครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2527 โดยนายสายันต์ ไพรชาญจิตร และนายประทีป เพ็งตะโก นักโบราณคดีฝ่ายวิชาการกองโบราณคดี) สันนิษฐานว่าภาพเขียนนี้มีอายุไม่น้อยกว่า 7,500 - 8,500 ปี มาแล้ว
กิจกรรม -ชมทิวทัศน์ - ชมประวัติศาสตร์ - เดินป่าศึกษาธรรมชาติ 

ออบหลวง
ตั้งอยู่ที่ตรงหลักกิโลเมตรที่ 17 ของทางหลวง แผ่นดินหมายเลข 108 คาบเกี่ยวระหว่างตำบลหางดง อำเภอฮอด ตำบลบ้านแปะ อำเภอจอมทอง เป็นช่องแคบเขาขาดที่มีหน้าผาหินขนาบลำน้ำ ทำให้เกิดหุบผาลึก ความลึกของหน้าผาวัดจากสะพาน ออบหลวงถึงระดับน้ำปกติประมาณ 32 เมตร ส่วนแคบสุด 2 เมตร ความยาวของช่องแคบประมาณ 300 เมตร ธรรมชาติได้สร้างสรรค์ความน่าพิศวงให้กับแผ่นดินส่วนนี้อย่างมหัศจรรย์

คำว่า “อ๊อบ” หรือ “ออบ” เป็นภาษาท้องถิ่นหมายถึงช่องแคบ “หลวง” หมายถึง ใหญ่ “ออบหลวง” คือชื่อเฉพาะที่ใช้เรียกช่องแคบหินขนาดยักษ์ที่มีลำน้ำแม่แจ่มบีบตัวแทรกผ่านไป อีกนัยหนึ่งคือ หุบเขา ที่มีสายธารไหลผ่าน (Canyon) ภายในออบ น้ำที่ตกไปกระทบแก่งหินละอองน้ำจะกระจายฟุ้งเสียงดังสนั่นหวั่นไหวตลอดเวลา ลานหินและโตรกผาที่ถูกน้ำอันเชี่ยวกรากกัดกร่อนปีแล้วปีเล่า ทำให้หินมีลักษณะเป็นลวดลายรูปร่างแปลกตาสวยงามมาก ทำให้ผู้ไปเยือนต้องพิศวงว่ากำแพงหินสูงใหญ่ที่ขวางลำน้ำอยู่นั้น แตกทะลุหรือแยกตัวให้น้ำผ่านไปได้อย่างไร
กิจกรรม -ชมทิวทัศน์ - เดินป่าศึกษาธรรมชาติ - เที่ยวถ้ำ/ธรณีวิทยา 

น้ำตกแม่บัวคำ
เกิดจากห้วยแม่บัวคำอยู่ในเขตตำบลหางดง อำเภอฮอด ห่างจากออบหลวงไปทางทิศใต้ประมาณ 2 กิโลเมตร เป็นน้ำตกที่สวยงาม มีความสมบูรณ์ทางธรรมชาติอยู่มากน้ำตกจากหน้าผาสูงประมาณ 50 เมตร ลดหลั่นลงมาเป็นเพิงชั้นลงสู่อ่างหินซึ่งซ่อนตัวอยู่ในหลืบผาและแมกไม้ ด้านหน้าน้ำตกมีลานหินกว้าง
กิจกรรม -เที่ยวน้ำตก

น้ำตกแม่จอน
เกิดจากห้วยแม่จอนหลวง อยู่ในเขตตำบลบ้านแปะ อำเภอจอมทอง จากทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 108 สายฮอด - แม่สะเรียง ตรงหลักกิโลเมตร ที่ 9 เดินตามลำห้วย แม่จอนเข้าไปประมาณ 1 กิโลเมตร ก็จะถึงน้ำตกสูงใหญ่ตั้งตระหง่านอยู่

ลักษณะเด่นของน้ำตกนี้เป็นหน้าผาที่กว้างใหญ่มีความสูงไม่น้อยกว่า 100 เมตร ความกว้างประมาณ 80 เมตร น้ำตกที่ตกลงมาเป็นสายเหมือนใยแก้ว แผ่กระจายอยู่ทั่วแผ่นผาและลานหินกว้างไม่ขาดสาย หน้าน้ำตกสวยงามมากเป็นหินแกรนิตผสมหินแปรสีขาวเจือสีเทาอ่อน สูงขึ้นไปจากน้ำตกชั้นนี้ยังมีน้ำตกเล็ก ๆ สวยงามแปลกตาอีกสองชั้นอยู่ห่างประมาณ 500 เมตร และ 1,500 เมตร ตามลำดับ
กิจกรรม -เที่ยวน้ำตก

น้ำตกแม่เตี๊ยะ
อยู่บริเวณกลางป่าลึกในห้วยแม่เตี๊ยะตอนกลางในท้องที่ตำบลดอยแก้ว อำเภอจอมทอง เป็นน้ำตกที่สวยงาม สูงประมาณ 80 เมตร ความกว้าง 40 เมตร น้ำในห้วยแม่เตี๊ยะมีมากตลอดปี ทำให้น้ำตกมีความงามตลอดเวลา นักท่องเที่ยวต้องเดินทางจากบ้านแม่เตี๊ยะเข้าไปประมาณ 8 กิโลเมตร
กิจกรรม -เดินป่าระยะไกล - เที่ยวน้ำตก

บ่อน้ำร้อนเทพพนม
อยู่ในเขตป่าแม่แจ่ม ตำบลห่าผา อำเภอแม่แจ่ม ห่างจาก ออบหลวง 14 กิโลเมตร แยกจากทางหลวงหมายเลข 108 ตรงกิโลเมตรที่ 22 เข้าไปอีกประมาณ 9 กิโลเมตร เป็นบ่อน้ำร้อนธรรมชาติเกิดจากความร้อนใต้พิภพ มีแรงดันพุ่งขึ้นมากระทบน้ำเย็นใต้ดินเกิดเป็นไอร้อนคุอยู่ตลอดเวลา ความร้อนสูงถึง 99 องศาเซลเซียส บริเวณเป็นที่ราบโล่งเตียนประมาณ 10 ไร่ มีลำห้วยเล็ก ๆ คือ ห้วยโป่งไหลผ่าน จึงมีทั้งธารน้ำร้อนและน้ำเย็นบริเวณเดียวกัน
กิจกรรม -เที่ยวถ้ำ/ธรณีวิทยา - อาบน้ำแร่

ถ้ำตอง
อยู่ในท้องที่ตำบลบ้านแปะ อำเภอจอมทอง “ดอยผาเลียบ” เป็นภูเขาหินแกรนิตและหินปูนที่มีรูปร่างเหมือนถูกผ่าครึ่งแล้วแยกกันอยู่คนละฝั่งลำน้ำแม่แปะ ซีกที่อยู่ทางฝั่งขวามีถ้ำลึกที่มีตำนานเล่าขานกันว่าถ้ำนี้เป็นอุโมงค์หินที่มีความยาวมากกล่าวว่าทะลุถึงดอยเชียงดาวทางเหนือของจังหวัดเชียงใหม่ทีเดียว บริเวณปากอุโมงค์เป็นคูหาขนาดประมาณ 5 X 10 เมตร สูง 3 เมตร ลึกเข้าไปจากนั้นเป็นโพรงหินเล็ก ๆ ขนาดพอตัวคนคลานเข้าไปได้

สภาพภายในคูหาปากถ้ำถูกสกัดตกแต่งใช้เป็นสถานที่ปฏิบัติธรรมของสำนักวิปัสสนาถ้ำตอง โดยรอบในหุบเขา ร่มครึ้มด้วยพันธุ์ไม้ป่าดงดิบที่มีขนาดใหญ่ ๆ เช่น มะม่วงป่า ตะเคียนทอง มะหาด กระท้อน หน้าถ้ำมีธารน้ำแม่แปะไหลผ่าน ซึ่งต้นแม่น้ำแปะห่างจากถ้ำตองขึ้นไปประมาณ 1 กิโลเมตร มีลักษณะเป็นน้ำตกเล็ก ๆ
กิจกรรม -เที่ยวถ้ำ/ธรณีวิทยา

ถ้ำตุ๊ปู่
อยู่ในท้องที่ตำบลแม่สอย อำเภอจอมทอง เป็นถ้ำหินปูนขนาดเล็ก ปากถ้ำแคบกว้างยาวประมาณ 1 X 1.5 เมตร ต้องนั่งยอง ๆ เข้าไป ภายในกว้างขวางรูปร่างค่อนข้างกลมเหมือน คณโฑขนาดใหญ่บรรจุได้ประมาณ 20-30 คน มีน้ำหยดจากเพดานถ้ำตลอดเวลา ทำให้เกิดหินงอก หินย้อยอยู่ทั่วไป บริเวณเพดานค่อนไปทางก้นถ้ำทะลุเป็นวงกลมใหญ่ ๆ 3 ช่องติดกัน จึงทำให้ถ้ำสว่างไสวไม่มืดทึบเหมือนถ้ำโดยทั่วไป
กิจกรรม -เที่ยวถ้ำ/ธรณีวิทยา

ลำน้ำแม่แจ่ม
ธารน้ำแจ่มหรือแม่น้ำสลักหิน กำเนิดจากเทือกเขาในเขตจังหวัดแม่ฮ่องสอน ไหลผ่านอำเภอแม่แจ่มออกสู่แม่น้ำปิงที่อำเภอฮอด เป็นลำน้ำใหญ่ที่มีน้ำไหลเชี่ยวคดเคี้ยวไประหว่างโขดเขาและหุบผา มีเกาะแก่งอยู่กลางลำน้ำ สลับกับหาดทรายขาวทิวป่าเขียวขจีและเทือกเขาสลับซับซ้อน ทำให้ลำน้ำแม่แจ่มมีทัศนียภาพสวยงามยิ่ง นักท่องเที่ยวนิยมไปล่องแพ จากบ้านอมขลูถึงบ้านท่าเรือในท้องที่อำเภอแม่แจ่มอยู่เป็นประจำ

สถานที่กางเต็นท์/เต็นท์
อุทยานแห่งชาติจัดเตรียมเต็นท์และสถานที่กางเต็นท์ ไว้ให้บริการนักท่องเที่ยว การสำรองที่พักเต็นท์สามารถติดต่อสอบถามรายละเอียดและสำรองที่พักเต็นท์ได้กับอุทยานแห่งชาติโดยตรง สำหรับอัตราค่าบริการอยู่ระหว่าง 250-800 บาท ขึ้นอยู่กับชนิด ขนาดของเต็นท์ และอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ เช่น
รายการที่ 1
- เต็นท์ ขนาด 3 คน ราคา 250 บาท/คืน
- เต็นท์โดม ขนาด 5 คน ราคา 400 บาท/คืน
- เต็นท์เคบิน ขนาด 6 คน ราคา 500 บาท/คืน
- เต็นท์ค่าย ขนาด 6 คน ราคา 500 บาท/คืน
แต่ละประเภทจะได้รับสิ่งอำนวยความสะดวก ชุดเครื่องนอน ประกอบด้วย หมอน ที่รองนอน ถุงนอน และชุดสนาม
รายการที่ 2
- เต็นท์ ขนาด 2 คน ราคา 400 บาท/คืน
- เต็นท์โดม ขนาด 4 คน ราคา 800 บาท/คืน
- เต็นท์เคบิน ขนาด 4 คน ราคา 800 บาท/คืน
- เต็นท์ค่าย ขนาด 4 คน ราคา 800 บาท/คืน
แต่ละประเภทจะได้รับสิ่งอำนวยความสะดวก ชุดเครื่องนอน ประกอบด้วย หมอนใหญ่ ที่นอน ผ่าห่ม และชุดสนาม
กรณีที่นำเต็นท์ไปกางเอง ต้องเสียค่าบริการสถานที่ 30 บาท/คน/คืน หากไม่มีเครื่องนอนก็ใช้บริการเครื่องนอนและอุปกรณ์สนามของอุทยานฯ มีอัตราค่าบริการเครื่องนอนกรณีนำเต็นท์ไปเอง มีดังนี้
1) ชุดเครื่องนอน ประกอบด้วย หมอน ถุงนอน ที่รองนอน และชุดสนาม ราคา 150 บาท/ชุด/คืน
2) ชุดเครื่องนอน ประกอบด้วย หมอนใหญ่ ที่นอน ผ่าห่ม และชุดสนาม ราคา 200 บาท/ชุด/คืน