位四川省甘孜藏族自治州境内,介于大渡河和雅砻江之间,北接牟尼芒起山,南止小相岭,呈南北走向,由北向南有党岭山、折多山、贡嘎山(见图)、紫眉山等。牦牛山为大雪山余脉,向南伸入凉山彝族自治州境内,南北绵延400多千米。大雪山西部为藏族分布区,东部属汉族、藏族杂居区。
地质活动频繁,产生许多褶皱和断裂。随山体抬升,河流东西坡形成高差近5000米的峡谷。山体主要由砂板岩、花岗岩组成,以花岗岩为主,坡度多大于70度。多海拔5000米以上高峰,海拔5000米以上高山有现代冰川分布,多古冰斗、U型谷、角峰、冰碛垄、冰碛湖等古冰川地貌。主峰贡嘎山海拔7556米,有西北山脊、东北山脊、西南山脊、东南山脊4条主山脊。属高原气候,年降水量800~900毫米,多集中在7~9月。大雪山东陡西缓,西高东低,西坡多宽缓的高原面及断陷山间盆地,气候高寒,以牧业为主;东坡为深切割的高山峡谷,气候垂直分布明显,为农、林、牧交错区。
为四川重要林区,森林受人类活动影响小,植被完整,几乎拥有从亚热带到高山寒带的所有植物物种。珍稀植物种类繁多,有植物4880余种,属国家保护的珍稀物种达400余种。东部河谷有被称为“活化石”的古老动植物,有冷杉、鳞皮冷杉、黄果冷杉、长苞冷杉、川西云杉、丽江云杉及云南松、高山松、落叶松等针叶树种。被列入《国家重点保护野生植物名录》属Ⅰ级保护植物的有红豆杉等,属Ⅱ级植物的有油麦吊云杉、桃儿七、水青树等。野生动物达400余种,其中属国家保护动物的有28种。矿产有铁、铜、金、铅、锌、锡、钨、镍、铍、锂、铌、云母、石棉等。大雪山是318国道川藏线所经之处,公路通过处的折多山垭口(海拔4290米)在冰川溯源侵蚀作用下形成,是从四川盆地和大渡河谷进入川西高原海拔超过4000米的第一个垭口。