Region Železné hory se rozprostírá v centru Českého masivu v severozápadní části Českomoravské vrchoviny. Na severozápadě zasahují Chvaletickou pahorkatinou do údolí Labe u Týnce nad Labem, na severozápadě klesají do Čáslavské kotliny a na severu do Chrudimské tabule. V jižní části navazují Žďárské vrchy, na jihovýchodě Hornosázavská pahorkatina. Směrem na východ od Železných hor se rozkládají na pískovcovém podloží se svými borovými lesy Toulovcovy a Městské maštale.
Převážná část oblasti má ráz členité krajiny porostlé převážně smrkovými, popřípadě smíšenými lesy. Železné hory zabírají plochu zhruba asi 900 km2. Podstatnou část tvoří Sečská vrchovina, kde se nachází i nejvyšší vrchol Železných hor - Pešava (697 m), ležící na východ od Hlinska. Osu Sečské vrchoviny tvoří řeka Chrudimka dokreslená mnohými přítoky. Protikladem četných vrcholů jsou i nápadné rokle, z nichž největší jsou Lovětínská a Hedvíkovská. Jižní částí Železných hor protéká malebná řeka Doubrava, vytvářející malebné kaňonovité údolí mezi Bílkem a Chotěboří.
Důležitými vodními toky jsou Chrudimka a Doubravka. Krajem Chrudimky i krajem Železných hor vedou vlastivědné stezky.
Přístupnost pouze po značených stezkách.
Maloplošná zvláště chráněná území v CHKO
- 1 národní přírodní rezervace
- 12 přírodních rezervací
- 11 přírodních památek
Dále je v působnosti Správy CHKO Železné hory národní přírodní památka Šejval, která se nachází mimo území CHKO Železné hory.