הפארק שוכן בדרום-מערב יוטה בתחומי המחוזות וושינגטון, איירון וקיין. הערים הגדולות הקרובות ביותר הם: מדרום-מערב לפארק, סנט ג'ורג', 70 קילומטרים ולאס וגאס, 250 קילומטרים; מצפון-מזרח, סולט לייק סיטי, 500 קילומטרים; וממזרח, דנוור, למעלה מ-800 קילומטרים. לפארק אפשר להגיע בכביש 9 של מדינת יוטה ובכביש בין-מדינתי 15. שטח הפארק 594 קילומטרים רבועים, והוא משתרע לאורך 40 קילומטרים מצפון לדרום ורוחבו משתנה בין 5 ל-23 קילומטרים. החלק הצפוני של הפארק מכונה קטע קניוני קולוב (Kolob Canyons section), וניתן להגיע אליו מכביש בין-מדינתי 15.
מבחינה גאומורפולוגית הפארק שוכן על רמת מרקאגנט ורמת קולוב (Kolob Plateau), במפגש בין שלושה אזורים פיזיוגרפיים: רמת קולורדו, האגן הגדול ומדבר מוהאבי.
המקום הנמוך ביותר בפארק הוא "קואלפיטס ואש" (Coalpits Wash) בגובה 1,117 מטרים מעל פני הים, והגבוה ביותר היא פסגת הר הורס ראנץ' (Horse Ranch Mountain) בגובה 2,660 מטרים, הפרש גבהים של 1,483 מטרים. הר הורס ראנץ', השוכן בצפון-מזרח הפארק, שייך לרמת קולורדו. קניון ציון המשתרע בדרום-מזרח הפארק, חתר עמק ברמת מרקאגנט, חלק מרמת קולורדו. לפסגות מסוימות נוספות בפארק, שיש להם צורות מיוחדות, נתנו המתיישבים וחוקרי הארצות הראשונים שמות המתייחסים למונחים דתיים כדוגמת אנג'לס לנדינג (Angels Landing, "משטח המלאכים", גובה 1,763 מטרים), גרייט וייט תרון (Great White Throne, "כס המלכות הלבן הגדול", 2,055 מטרים) והפסגה המשולשת "תרי פטריארכס" (Three Patriarchs, "שלושת האבות"), או גם Court of the Patriarchs, "חצר האבות"): אברהם (2,130 מטרים), יצחק (2,080 מטרים) ויעקב (2,082 מטרים).
אורכו של הכביש בתוך קניון ציון הוא כ-10 קילומטרים, והוא מסתיים במקדש סינאוואווה (Temple of Sinawava). סינאוואווה הוא שמו של האל זאב הערבות במיתולוגיה של הפאיוט הדרומיים. הקניון הולך ונעשה צר סמוך למקדש, ושביל הליכה ממשיך עד לכניסה לנארוס (The Narrows), נקיק ברוחב 6 מטרים בלבד ובגובה 600 מטרים. כביש קניון ציון שמור לנסיעה של אוטובוס הסעות חינם ממרץ עד שלהי נובמבר ופתוח לרכבים פרטיים בחודשים האחרים. הכבישים האחרים בפארק פתוחים לנסיעת כלי רכב פרטיים כל השנה.
לצד המזרחי של הפארק אפשר להגיע בכביש 9 של יוטה, המכונה כביש ציון-הר כרמל (Zion-Mount Carmel Highway). הכביש עובר דרך מנהרת ציון הר כרמל ומסתיים בהר כרמל (Mount Carmel). תוואיי הנוף הבולטים בחלק המזרחי של הפארק כוללים את צ'קרבורד מסה (Checkerboard Mesa, "הר השולחן לוח השחמט", 2,063 מטרים), הר שולחן שמדרונותיו נחרצו שתי וערב בשל סחיפה בצורת דמקה, ואת "המקדש המזרחי" (East Temple).
תוואיי נוף בולטים בחלק הצפון-מערבי של הפארק המכונה קולוב טרס (Kolob Terrace), כוללים קניון חריץ המכונה "הרכבת התחתית" (The Subway), ונקודת תצפית פנורמית על כל האזור מנקודת לבה (Lava Point). בקטע קניוני קולוב, רחוק יותר לצפון-מערב בסמוך לסידר סיטי, יש את אחת הקשתות הטבעיות הארוכות ביותר בעולם, קשת קולוב (Kolob Arch).
אקלים.
האקלים בפארק הלאומי ציון הוא תערובת של אקלים יבשתי, אקלים אלפיני, ובעיקר אקלים צחיח קר, BWk בשיטת קפן, הכולל קיצים חמים וחורפים קרים, כשכמות המשקעים מצומצמת במהלך כל השנה. הטמפרטורות משתנות בין אתרים שונים במידה ניכרת בהתאם לגובה. הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה בפארק הייתה 18.8°C-, והגבוהה ביותר 46.1°C. הטמפרטורה יכולה לרדת מתחת לנקודת הקיפאון מאוקטובר עד מאי, אם כי בדרך כלל זה לא קורה בין מרץ לדצמבר.
כמות הגשם, אף שהוא יורד בפארק במהלך כל השנה, קטנה, אם כי היא גבוהה יותר מכמות הגשמים באזורים המדבריים שמערבית לפארק. האוויר הלח המגיע מהאוקיינוס השקט נעצר ברכס סיירה נבדה שבקליפורניה. האזורים הנמוכים השוכנים בין הסיירה נבדה לפארק, שהם חלק מהאגן הגדול, הם לכן מדבר צל גשם. הרמה הגבוהה יותר שעליה שוכן הפארק מקבלת כמות גדולה יותר של משקעים מאזורי המדבר הנמוכים יותר. התקופה הגשומה ביותר היא בין ינואר לאפריל, והתקופה בין מאי ליוני היא הצחיחה ביותר יחסית. הגשמים בקיץ הם תופעה של המונסון של אמריקה הצפונית, השונה מהתופעה האסייתית באותו שם, כמות הגשמים קטנה הרבה יותר, אבל הם תדירים יותר בשעות אחר הצהריים של חודש אוגוסט.
מזג האוויר באביב הוא בלתי צפוי. במהלך האביב יש ימים סוערים וגשומים תדירים, המשולבים מדי פעם בימים של מזג אוויר שמשי וחמים. כמות המשקעים הגדולה ביותר היא במרץ. פרחי הבר האביביים פורחים בין אפריל ליוני, כשהשיא במאי. הימים בקיץ לוהטים (בין 35°C ל-43°C), אבל הטמפרטורה בלילה בדרך נוחה (בין 18°C ל-21°C). סופות רעמים, שהן תוצאת המונסון של אמריקה הצפונית, מתחוללות לעיתים קרובות בשעות אחר הצהריים מאמצע יולי עד אמצע ספטמבר. הסופות עשויות לחולל מפלי מים כמו גם שיטפונות בזק בקניונים. הימים בסתיו הם בדרך כלל בהירים ומתונים, כשהלילות בדרך כלל קרירים. העלים של העצים משנים את צבעם לקראת השלכת בספטמבר במקומות הגבוהים, כשבקניון ציון שיא צבעי הסתיו הוא בשלהי אוקטובר. החורף בקניון ציון מתון יחסית. סופות החורף גורמות לגשם או לשלג קל בקניון ציון ולשלג כבד במקומות הגבוהים. ימים בהירים יכולים להיות חמימים למדי ומגיעים עד 16°C. הטמפרטורות הליליות בדרך כלל בין 7°C- עד 4°C. סופות חורף יכולות לארוך כמה ימים והכבישים מתכסים בשלג. השלג מפונה מהכבישים של הפארק, למעט כביש קולוב טרס שנסגר כאשר הוא מתכסה בשלג. תנאי נהיגה חורפיים יכולים להימשך מנובמבר עד מרץ.
הידרוגרפיה.
לנחלים באזור יש נתיבים ישרים המתעקלים בזוויות ישרות משום שהם עוקבים אחרי מישורי הסידוק בסלעים. הנהר וירג'ין ויובליו שייכים לאגן הניקוז של הנהר קולורדו. נחלים ונהרות אלו זורמים משטח הפארק בכיוון מערב ודרום-מערב, לפני שהם נשפכים לקולורדו. מקורו של הקולורדו בהרי הרוקי והוא זורם לכיוון דרום-מערב במפרץ קליפורניה במקסיקו לאורך של 2,250 קילומטרים.
מקורו של הנהר וירג'ין בדרום-מערב יוטה, במאגר נאוואחו ביער הלאומי דיקסי (Dixie National Forest), צפונית לפארק, ונוצר מהתמזגות של שני פלגים המכונים "המזלג המזרחי של וירג'ין" (East Fork Virgin), הזורם דרך צומת הר כרמל (Mount Carmel Junction) בצד המזרחי של הפארק ובקניון פארונוופ (Parunaweap Canyon), ו"המזלג הצפוני של וירג'ין" (North Fork Virgin River), שמקורו בשטח הפארק, והזורם דרך קניון ציון בפארק הלאומי ציון. שני הפלגים מתמזגים על מנת ליצור את הנהר וירג'ין ביציאה מהפארק. קניוני קולוב נוצרו על ידי פלגים שונים שנשפכים לנהר וירג'ין הרחק מהפארק מערבה ממנו. שיפוע הנהר וירג'ין נע מ-9.5 ל-15 מטרים לקילומטר (0.9–1.5%), אחד מהשיפועים התלולים ביותר באמריקה הצפונית.
גאולוגיה.
תשע התצורות הגאולוגיות הידועות שנחשפו באזור הפארק מייצגות יחדיו כ-150 מיליון שנים של השקעה בחלק זה של אמריקה הצפונית, בעיקר מעידן המזוזואיקון, אבל תחילתן בפרם. עובי סך כל התצורות כ-3,000 מטרים, והן חלק מהרצף הכביר של יחידות מסלע המכונה גרם המדרגות הגדול, שחלקו העליון נחשף בפארק הלאומי ברייס קניון, וחלקו התחתון נחשף בגרנד קניון. התצורות שנחשפו בפארק הלאומי ציון הושקעו כמשקעים בסביבות שונות מאוד:
במשך השנים הפכו שכבות משקע אלו לסלעים. משקעים ימיים קרבונטיים הפכו לאבן גיר, בעוד שהמשקעים החוליים של המדבריות הפכו לאבן חול. משקעים אלו בנויים ממינרלים שונים, והסלעים השונים צבועים בהתאם להרכב המינרלי. לדוגמה הגוון האדמדם מעיד על נוכחות תחמוצות ברזל.
התרוממות פעלה על כל האזור הידוע בכינוי רמת קולורדו, והרימה באיטיות את כל השכבות הללו למעל ל-3,000 מטרים מהמקום בו הושקעו. התרוממות זו גרמה לגידול ניכר בשיפוע של נהר הווירג'ין הקדמוני ונהרות אחרות ברמה. הנהרות שזרמו מהר יותר ניצלו את הסדקים הרחבים שנוצרו בסלעים כתוצאה מההתרוממות. בסוף התהליך נסחפו כל התצורות מהקנוזואיקון וברמות נוצרו נקיקים. קניון ציון נחצב על ידי המזלג הצפוני של הנהר וירג'ין בדרך זו. בשלבים המאוחרים של תהליך זה כיסו קילוחי לבה וחרוטי אפר חלקים מהאזור.
שיטפונות בעונות הגשומות אחראיים לרוב ההתחתרות לעומק בקניון הראשי. אירועי שיטפון אלו אחראיים להובלת מרבית הסחף בן 2.7 מיליון טון סלעים ומשקעים שהנהר וירג'ין נושא כל שנה. הווירג'ין מתחתר לעומק בקניון שלו מהר יותר מאשר היובלים שלו מתחתרים בקרקעית הנחלים שלהם, ולכן היובלים מסתיימים במפלי מים מעמקים תלויים במפגש עם הווירג'ין. העמק בין הפסגות של "טווין ברודרס" (Twin Brothers, "האחים התאומים") הוא דוגמה של עמק תלוי בקניון.
הסחיפה יצרה עשרות קשתות טבעיות ברחבי הפארק כולל באבן חול נאוואחו הצבעונית. אחת הקשתות הידועות ביותר היא קשת קולוב, אחת הקשתות הארוכות ביותר בעולם, אם כי הגישה אליה קשה.
אקולוגיה.
הפארק הלאומי ציון, בהיותו שוכן בנקודת המפגש בין האזורים הפיזיוגרפיים של רמת קולורדו, האגן הגדול ומדבר מוהאבי, הוא משכן למגוון של אזורי חיים המקיימים מגוון יוצא דופן של צמחים ובעלי חיים. מספר רב של מיני צמחים ובעלי חיים שוכנים באזורי החיים השונים בפארק שהם תוצאה של הגובה המשתנה בין 1,117 ל-2,659 מטרים ולקרבה לנהרות. ארבעת אזורי החיים הם: מדבר, גדות הנחלים, חורש פתוח ויערות מחטניים. היובלים של הנהר וירג'ין והאגמים המלאכותיים השונים מאפשרים את קיומם של הצמחים ובעלי החיים המימיים.
צמחייה.