เส้นทางการเดินในอุทยานเป็นวงรอบมีธรรมชาติที่สวยงามและมีความหลากหลายทางชีวภาพมีพืชและสัตว์ที่หายากอยู่มากมาย โดยเฉพาะป่าเฟิร์นโบราณและกล้วยไม้หายากนานาชนิดของโลก เช่น มหาสดำ หรือเฟิร์นต้นที่มีลักษณะของลำต้นที่สูงใหญ่กว่า 15-20 เมตร มีแผ่นใบสีเขียวสดรูปขนนกขนาดใหญ่แผ่ออกจากปลายยอดชวนให้จินตนาการถึงบรรยากาศยุคจูแรสสิกซึ่งไดโนเสาร์ยังครองโลกอยู่ ป่าเขาหลวงมีเฟิร์นชนิดนี้อยู่อย่าหนาแน่นจนได้รับการขนานนามว่าหุบผามหาสดำอันแสนอัศจรรย์
นอกจากนี้ยังพบเฟิร์นโบราณที่วิวัฒนาการมานานกว่า 180-200 ล้านปี อย่างบัวแฉกและบัวแฉกใบมน ยิ่งกว่านั้นป่าเขาหลวงยังเป็นแดนสวรรค์ของกล้วยไม้เมืองไทยเพราะที่นี่ถือเป็น "สุดยอดแห่งกล้วยไม้เมืองใต้" เนื่องจากสามารถพบกล้วยไม้ป่าดงดิบของภูมิภาคอินโด-มลายันแทบทุกสกุล รวมแล้วไม่ต่ำกว่า 300 ชนิด โดยเฉพาะกล้วยไม้ถิ่นชนิดใหม่ของโลกและกล้วยไม้ชนิดหายาก เช่น สิงโตอาจารย์เต็ม เอื้องคีรีวง และสิงโตใบพัดเขาหลวง เป็นต้น กล้วยไม้เหล่านี้ล้วนเป็นชนิดพันธุ์ที่ไม่พบในที่อื่นใดในโลกอีกนอกจากผืนป่าเขาหลวงเท่านั้น
ป่าเขาหลวงแห่งนี้จึงถือเป็นผืนป่าดงดิบที่ควรค่าแก่การอนุรักษ์และควรหาโอกาสเดินทางไปศึกษาเพื่อเพิ่มพูนความรู้ให้งอกเงยต่อไป ช่วงเวลาที่เหมาะในการเดินทางมาท่องเที่ยวคือเดือนมกราคม-เดือนกรกฎาคม
