ลักษณะภูมิประเทศ

        ส่วนใหญ่เป็นภูเขาที่สูงชันทอดตัวเป็นแนวยาวจากทิศเหนือ - ทิศใต้ โดยมีความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 300-800 เมตร และมีภูผาระฆังเป็นจุดที่สูงสุดของพื้นที่วนอุทยาน คือ 846 เมตรจากระดับน้ำทะเลเฉลี่ยปานกลาง พื้นที่ทั่วไปปกคลุมไปด้วยป่าเบญจพรรณและป่าไผ่ โดยตรงกลางบริเวณภูผาระฆังมีน้ำผุดไหลออกจากปากถ้ำ และเป็นต้นกำเนิดน้ำตกห้วยเลา ซึ่งเป็นแหล่งท่องเที่ยวที่สำคัญของวนอุทยานน้ำตกห้วยเลา มีลำห้วยที่สำคัญ 3 ลำห้วย คือ ห้วยแก้ว ห้วยเลา และห้วยดินลาย มีน้ำไหลตลอดปี และจะไหลลงสู่พื้นที่ด้านทิศตะวันตก ซึ่งเป็นพื้นที่ราบลุ่ม ทำการเกษตรได้ดีตลอดทั้งปี

ลักษณะธรณีวิทยาและดิน

         สภาพทางธรณีวิทยาโดยทั่วไปเป็นภูเขาสูงชัน เป็นภูเขาหินปูน และหินดินดาน มีความสูงชันเรียงต่อเนื่องกันเป็นแนวยาวแนวเหนือใต้ จากการศึกษาธรณีวิทยาพบว่า บริเวณนี้เป็นตะกอนยุคควอเทอร์นารี และในอดีตบริเวณนี้เคยเกิดดินถล่มในเวลาต่อมาทางน้ำผิวดินที่ไหลผ่านหินปูนยุคเพอร์เบียนและกัดกร่อนหินปูน สารละลายแคลเซียมคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำและตกตะกอนบริเวณน้ำตก จึงมีลักษณะสังคมพืชที่เป็นป่าผสมผลัดใบ โดยพบหินในหมวดหินน้ำพอง (Trnp) ประกอบไปด้วยการแทรกสลับกันของหินทรายแป้งขนาดชิ้นหนา หินทรายที่คงทนต่อการผุพังทำลาย และหินกรวดมน เป็นหมวดหินที่วางตัวบนหินมหายุคพาลีโอโซอิก มีลักษณะเด่นคือ หินทราย หินทรายแป้ง และหินกรวดบนสีน้ำตาลแดง มีความคงทนต่อการกัดกร่อนทําลายมากกว่าหมวดหินภูกระดึงที่อยู่ด้านบน ในพื้นที่จังหวัดเลยมีการกระจายตัวทางด้านทิศใต้ของอำเภอวังสะพุง รอบๆภูผาแดง บริเวณอำเภอภูกระดึง แนวแคบยาวด้านตะวันออกเฉียงใต้ของอำเภอด่านซ้ายต่อเนื่องเข้าไปในจังหวัดเพชรบูรณ์ และปรากฏตามแนวด้านตะวันออกเฉียงใต้ของจังหวัดเลยต่อเนื่องเข้าไปในจังหวัดขอนแก่น

สำหรับชุดดินที่พบในพื้นที่คือ ชุดดินในพื้นที่ลาดชันเชิงซ้อน (SC : slope Complex) พื้นที่ลาดชันเชิงซ้อนที่มีความลาดชันมากกว่า 35 เปอร์เซ็นต์ พื้นที่บริเวณนี้ยังไม่มีการศึกษา สำรวจและจำแนกดินเนื่องจากสภาพพื้นที่มีความลาดชันสูง ซึ่งถือว่ายากต่อการจัดการดูแลรักษาสำหรับการเกษตร กลุ่มดินนี้ ประกอบด้วยพื้นที่ภูเขาและเทือกเขา ซึ่งมีความลาดชันมากกว่าร้อยละ 35 ลักษณะและสมบัติของดินที่พบไม่แน่นอน มีทั้งดินลึกและดินตื้น ลักษณะของเนื้อดินและความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติแตกต่างกันไปแล้วแต่ชนิดของหินต้นกำเนิดในบริเวณนั้น มักมีเศษหิน ก้อนหินหรือพื้นโผล่กระจัดกระจายทั่วไป ส่วนใหญ่ยังปกคลุมด้วยป่าไม้ประเภทต่างๆ เช่น ป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรังหรือป่าดงดิบชื้น หลายแห่งมีการทำไร่เลื่อนลอยโดยปราศจากมาตรการในการอนุรักษ์ดินและน้ำ ซึ่งเป็นผลทำให้เกิดการชะล้างพังทลายของหน้าดิน จนบางแห่งเหลือแต่หินโผล่ กลุ่มดินนี้ไม่ควรนำมาใช้ประโยชน์ทางการเกษตร เนื่องจากมีปัญหาหลายประการที่มีผลกระทบต่อระบบนิเวศน์ควรสงวนไว้เป็นป่าตามธรรมชาติ เพื่อรักษาแหล่งต้นน้ำลำธาร