Geografia Park narodowy obejmuje nazywany Rumuńskim bądź Mołdawskim Olimpem, położony w , w centralnej części Karpat Wschodnich, w okręgu Neamț; park znajduje się w granicach administracyjnych miasta Bicaz oraz gmin Bicazu Ardelean, Ceahlău, Grințieș i Tașca. Powierzchnia parku wynosi 7742,5 ha, z czego masyw zajmuje 26,7% jego powierzchni. Jego najwyższy szczyt to Ocolaşul Mare (1907 m n.p.m.), drugi pod względem wysokości to Toaca (1004 m n.p.m.). Na wschód od parku znajduje się miasto Bicaz (koło niego znajduje się przełom Bicaz), a na północny-wschód od niego leży powstałe w latach 50. XX wieku sztuczne jezioro (Bicaz) na Bystrzycy o długości 35 km, a od południa masyw okala rzeka Bicaz.
Geologia Masyw Ceahlău jest zbudowany z wapieni i zlepieńców na podłożu krystalicznym. Powyżej granicy lasu znajdują się dobrze widoczne formacje skalne, m.in. Panaghia o wysokości 70 m, a także Clăile lui Miron, Detunatele, Dochia, Piatra cu Apa, Piatra Lăcrimată, Turnul lui Ghedeon. Atrakcjami turystycznymi są m.in. formacje skalne: Dochia (ma przypominać starą kobietę), Cusma Dorobantului oraz 100-metrowy .