大雪山国立公園の南東山麓、忠別岳から流れ出る忠別川の上流に位置する。約3万年前に起きた巨大噴火による火砕流がもとになり、長い年月をかけて形成された柱状節理が天人峡のシンボルとなっている。特徴的な岩には名前が付けられ、巨大な一枚岩から清水が流れる姿がまるで泣いているように見える「涙岩」や、柱状節理が7本等間隔で並んだ様子が美しい「七福岩」が代表的。上流部にある羽衣の滝は、忠別川の支流アイシホップ沢川と双見沢川が合流する地点にある左曲右折七段に分かれて落水する飛瀑で、北海道一の落差270メートルを誇る。1901（明治34）年頃に発見され、夫婦滝ともいわれていたが、1918（大正7）年文人・大町桂月が、「まるで天女が羽衣をまとって降りてくるかのようだ」と、この絶景に感動し、「羽衣の滝」と命名したといわれている。
　また、柱状節理の岩場の間を流れる忠別川沿いに沸く天人峡温泉は1894（明治27）年に忠別川での鉱物探索中に発見された。1937（昭和12）年に現在の天人峡温泉という名前になり、翌年の1938（昭和13）年の自動車道路開通以降、より多くの人々が訪れるようになった。