Secara geografis, kawasan TN Gunung Leuser terletak pada koordinat 96°35” BT-98°30” BT dan 2°50” LU-4°10” LU. Berdasarkan Surat Keputusan Menteri Kehutanan Nomor: SK. 6589/Menhut-VII/KUH/2014 tanggal 28 Oktober 2014 tentang Penetapan Kawasan Hutan Sebagian TN Gunung Leuser Provinsi Aceh serta Surat Keputusan Menteri Kehutanan Nomor SK. 4039/Menhut-VII/KUH/2014 tanggal 28 Mei 2014 tentang Penetapan Kawasan Hutan Sebagian TN Gunung Leuser di Provinsi Sumatera Utara, luas kawasan TN Gunung Leuser adalah 830.268,95 ha (wilayah Provinsi Aceh: 624.913,83 ha dan wilayah Provinsi Sumatera Utara: 205.355,12 ha).
Secara administrasi kawasan TN Gunung Leuser berada di 2 (dua) provinsi, yaitu: Provinsi Aceh (Kabupaten Aceh Barat Daya, Kabupaten Aceh Selatan, Kabupaten Gayo Lues, Kabupaten Aceh Tenggara dan Kabupaten Aceh Tamiang) dan Provinsi Sumatera Utara (Kabupaten Langkat dan Kabupaten Karo).
Sejarah terbentuknya TN Gunung Leuser diawali sebelum Indonesia merdeka, pada tahun 1920-an zaman Pemerintah Kolonial Belanda dengan nama ”Gayo-Alaslanden“ melalui serangkaian proses penelitian dan eksplorasi seorang ahli geologi Belanda bernama F.C. Van Heurn di Aceh. Dalam perkembangannya muncul inisiasi positif yang didukung para tokoh masyarakat untuk mendesak Pemerintah Kolonial Belanda agar memberikan status kawasan suaka alam (Wildlife Sanctuary). Dalam perkembangannya (masa Pemerintahan Indonesia) kawasan TN Gunung Leuser dikelola oleh suatu unit manajemen khusus yang ditetapkan oleh Pemerintah Indonesia dan saat ini kawasan TN Gunung Leuser sudah berstatus penetapan.
TN Gunung Leuser memiliki topografi mulai dari 0 meter dari permukaan laut (mdpl) yaitu daerah pantai hingga ketinggian lebih lebih dari 3.000 mdpl, namun secara rata-rata hampir 80% kawasan memiliki kemiringan di atas 40%.
Daerah Aliran Sungai (DAS) yang berada pada wilayah TN Gunung Leuser sebanyak 8 (delapan). Untuk wilayah Provinsi Aceh sebanyak 5 (lima) DAS, yaitu: DAS Jambo Aye, DAS Tamiang-Langsa, DAS Singkil, DAS Sikulat-Tripa, dan DAS Baru-Kluet. Sedangkan yang berada di wilayah Provinsi Sumatera Utara adalah: DAS Besitang, DAS Lepan dan DAS Wampu.
Terdapat dua danau di dalam kawasan TN Gunung Leuser yakni Danau Laot Bangko di Aceh Selatan dan Danau Marpunge di Gayo Lues.
Jenis tanah yang terdapat di TN Gunung Leuser terdiri dari jenis: aluvial; andosol; komplek podsolik coklat, podsol dan litosol; komplek podsolik merah kuning, latosol dan litosol; komplek rensing dan litosol; organosol dan gle humus; podsolik merah kuning, regosol, tanah gambut, tanah sedimentasi dan tanah vulkanik.
Kondisi kawasan TN Gunung Leuser dominan curam sampai dengan sangat curam sebesar 75%. Selebihnya merupakan daerah agak curam 15%, landai hingga datar 10%.
TN Gunung Leuser termasuk ke dalam pengaruh inter-tropical convergence zone. Oleh karena itu sebagian besar klasifikasinya masuk ke dalam kategori kelas A, yaitu wet and hot tropical rainforest climate. Dalam tipe iklim ini, temperatur bulanan mencapai 18oC dan curah hujan tahunan lebih besar dari pada evaporasi tahunan aktual. Curah hujan di TN Gunung Leuser terbagi kedalam 4 (empat) kelas, yaitu: curah hujan berkisar antara 1500-2000 mm/tahun; curah hujan berkisar antara 2000-2500 mm/tahun; curah hujan berkisar antara 2500-3000 mm/tahun; curah hujan berkisar antara 3000-3500 mm/tahun.
Vegetasi di TN Gunung Leuser merupakan bagian dari vegetasi Pulau Sumatera erat hubungannya dengan flora di Semenanjung Malaysia, Pulau Kalimantan, Pulau Jawa dan bahkan Philipina. Formasi vegetasi alami ini disebut sebagai zona kehidupan berdasarkan hasil penelitian Van Steenis pada tahun 1937 (dalam de Wilde W.J.J.O dan B.E.E.Duyfjes, 1996 serta di kuatkan dalam the mountain flora of java 1972).
Terdapat jenis-jenis pohon yang berdiameter besar seperti jenis dari family Dipterocarpaceae, Casuarinaceae, Moraceae, Piaceae dan masih banyak lagi. Pohon atau tegakan kayu tersebut sebagian besar berfungsi sebagai pohon inang dari berbagai tumbuhan jenis liana dan epifit seperti anggrek. Ditemukan sekitar 4.000 spesies flora, termasuk jenis tumbuhan parasit Rafflessia, beberapa jenis kantong semar (Nepenthes sp.), dan bunga bangkai raksasa (Amorphophallus titanum).
Sebaran fauna di TN Gunung Leuser terdiri dari mamalia, burung, reptil, ampibi, ikan dan invertebrata. Terdapat sekitar 380 jenis burung dengan 350 jenis diantaranya merupakan spesies yang hidup menetap. Sekitar 65% dari 129 spesies mamalia yang ada di Sumatera baik besar maupun kecil ditemukan di kawasan TN Gunung Leuser. Terdapat empat satwa prioritas di kawasan TN Gunung Leuser, yaitu: Gajah Sumatera (Elephas maximus sumatranus), Harimau Sumatera (Panthera tigris sumatrae), Badak Sumatera (Dicerorhinus sumatrensis), Orangutan Sumatera (Pongo abelii).
Selain potensi hayati TN Gunung Leuser juga masih banyak memiliki potensi non hayati diantaranya air dan energi air, panas bumi, wisata alam, dan stok karbon.
Berdasarkan ketinggian Kawasan TN Gunung Leuser 0 - 3.440 mdpl dibagi menjadi tipe ekosistem :
Pada bagian selatan Kawasan TN Gunung Leuser bentukan ekosistem alami dalam formasi endafis memiliki tipe ekosistem ekosistem pantai, rawa gambut, dan payau. Tipe ekositem kawasan TN Gunung Leuser berdasarkan pembentukannnya dengan adanya ekosistem air tawar yang diwakili dengan bentangan sungai yang menyebar merata serta danau yang berada di wilayah selatan dan tengah TN Gunung Leuser.
Secara adminstratif kawasan TN Gunung Leuser dikelilingi oleh 247 (dua ratus empat puluh tujuh) desa, 50 (lima puluh) kecamatan serta 10 (sepuluh) kabupaten. Hampir 97% masyarakat yang tinggal di sekitar kawasan TN Gunung Leuser bermata pencaharian petani dan nelayan. Produk andalannya berupa kopi, cokelat, karet, jagung dan lain-lain, sedangkan yang nelayan berupa ikan air tawar dan ikan air laut.