האזור הפופולרי ביותר ברצועת החוף הוא לולאת אוזט (Ozette Loop) שאורכה כ-15 קילומטרים. שירות הפארקים מפעיל תוכנית לרישום מוקדם של המבקרים על מנת להגביל את מספר המבקרים באזור. בין לולאת אוזט לביצת הארזים הסמוכה לחוף יש שביל קורות עץ באורך כ-5 קילומטרים. בחוף יש שביל באורך 5 קילומטרים שממנו מובילים שבילים אל המצוקים לשימוש במצב של גאות גבוהה. בקטע שלישי, שאורכו 5 קילומטרים גם כן, ניתן ללכת בשביל קורות עץ נוסף נוסף.
בסמוך לחוף יש חורשות עצים צפופות, פיסות מגזעי עצים שנפלו בחורשות מפוזרים על החוף. נהר הו בחלק הדרומי של הפארק סוחף איתו כמויות גדולות של חלקי עצים, והזרם סוחף אותם צפונה ועורם אותם לאורך החוף. פינוי עצים נטרדים, גזעים, ענפים מתים, צמרות וקבוצות שורשים, מנחלים וחופים היה מאפיין בולט של מאמצי הביות שננקטו לאורך אמריקה הצפונית. גם כיום יש לעצים שנסחפו לחופים נוכחות בולטת, ויזואלית וביולוגית, והם מאפשרים לחוות על קצה המזלג את תנאי החוף המקוריים כפי שניתן לראות במידת מה בתמונות ישנות. העצים הנסחפים עשויים לעבור מרחקים גדולים מאוד. הנהר קולומביה תרם בעבר כמויות גדולות של סחף עצים לחופי אזור הפסיפיק נורת' וסט.
החוף שהוא האזור הקטן של הפארק מופרד מהאזור הגדול יותר הפנימי. הנשיא פרנקלין דלאנו רוזוולט תמך בחיבור האזורים באמצעות הוספה של רצועת אדמה רציפה לשטח הפארק, אך זה לא התממש.
הרים המכוסים בקרחונים.
במרכז הפארק הלאומי אולימפיק מתנשא רכס הרי אולימפיק שמדרונותיו ופסגותיו מכוסים בקרחונים גדולים ועתיקים. ההרים עצמם הם תוצר של התרוממות של מנסרת התקבצות כתוצאה מההפחתה של לוח חואן דה פוקה מתחת ללוח הצפון-אמריקאי. ההרכב הגאולוגי של ההרים הוא תערובת יוצאת דופן של סלעי בזלת וסלעי משקע מהאוקיינוס. הנקודה הגבוהה ביותר בחצי המערבי של הרכס היא פסגת הר אולימפוס, המתרוממת לגובה 2,428 מטרים. הר אולימפוס קולט כמות גדולה של שלג, וכמות זו היא הגדולה ביותר בכל 48 המדינות הרצופות של ארצות הברית, למעט הפסגות בצפון רכס קסקייד. השלג על ההר הוא מקור לכמה קרחונים, שהגדול בהם הוא קרחון הו (Hoh Glacier), באורך 5 קילומטרים. ככל שמתקדמים בכיוון מזרח ההרים הולכים והופכים צחיחים יותר בגלל אפקט צל הגשם של ההרים המערביים. באזור זה יש כמה פסגות גבוהות וטרשיות. הפסגה הגבוהה ביותר באזור זה היא של הר דספשן (Mount Deception, מילולית "הר תעתוע) שגובהה הוא 2,374 מטרים.
יער הגשם הממוזג.
הצד המערבי של הפארק מכוסה ביערות גשם ממוזגים, הכולל את יער הגשם הו (Hoh Rainforest) ויער הגשם קווינולט (Quinault Rainforest), שבהם יורדים בממוצע כ-3,800 מילימטרים של גשם בשנה, האזור הגשום ביותר בחלק היבשתי של ארצות הברית (באי קאואיי שבהוואי יורד יותר גשם).
בניגוד ליערות גשם טרופיים, כגון יער האמזונאס באמריקה הדרומית, ואזורי יערות גשם ממוזגים אחרים, העצים השולטים ביערות הגשם הממוזגים של אזור הפסיפיק נורת' וסט הם מחטניים, כדוגמת אשוח דאגלס חופי, אשוחית סיטקה ("Picea sitchensis"), צוגה מערבית ("Tsuga heterophylla") וארז אדום מערבי ("Thuja plicata"). אזובים מצפים את הקליפה של עצים אלו, ואף משתלשלים מענפי העצים כקנוקנות ירוקות לחות.
גם בעמקים בצד המזרחי של הפארק יש יערות ראשוניים ראויים לציון, אבל האקלים יבש יותר בצורה משמעותית. באזור זה לא גדלה אשוחית סיטקה, בממוצע העצים נמוכים יותר, והצמחייה מתחת לעצים פחות צפופה בדרך כלל ושונה באופייה. צמוד לצד הצפון-מזרחי של הפארק יש אזור קטן השרוי בצל גשם שבו כמות הגשם השנתית הממוצעת היא כ-400 מילימטרים בלבד.
אקלים.
כשגובה פני השטח של הפארק מעל פני הים נע בין אפס בחוף למעל ל-2,000 מטרים ברכס ההרים האקלים בפארק משתנה מאוד כתלות במיקום. עם זאת, האקלים באזור מוגדר אקלים ימי, סיווג Cbf על פי שיטת קפן.
למיקומו של הפארק הלאומי אולימפיק יש השפעה רבה על אקלימו. ממזרח לפארק פועל רכס קסקייד כחומה הבולמת את זרמי האוויר הקרים מהקוטב. הודות לכך הטמפרטורות נוחות, בייחוד שהאוקיינוס השקט קרוב לפארק. בנוסף להשפעה הממזגת של האוקיינוס נישאים גושי אוויר רווי לחות ממנו מזרחה והם מורידים כמות עצומה של משקעים אטמוספיריים כאשר האוויר מתקרר במפגש עם ההרים בפארק. משום כך הפארק הוא אחד האזורים הגשומים ביותר בארצות הברית. כמות הגשמים השנתית הממוצעת ביער הגשם הו (Hoh Rainforest) היא סביב 3,500 מילימטרים, בעוד שכמות המשקעים על פסגת הר אולימפוס היא יותר מ-15,240 מילימטרים. מרבית המשקעים יורדים על הפסגות הגבוהות כשלג. לעומת זאת, הצד המזרחי של הפארק בצד המזרחי של רכס ההרים גשום פחות משמעותית משום שמרבית הגשם כבר ירדה בצד המערבי. כמות הגשמים השנתית הממוצעת בחלק זה נעה בין 400 ל-600 מילימטרים.
הקיץ הוא התקופה היבשה ביותר בשנה ויכולים לעבור שבועות מבלי שירד גשם. עצים באזור זה הזקוקים ללחות רבה נעזרים בלחות המגיעה מהערפילים הקבועים.
הידרוגרפיה.
הפארק מגן חלקית על יותר מתריסר אגני ניקוז של נהרות הנשפכים לאוקיינוס השקט ובסך הכל כ-5,600 קילומטרים של נתיבי מים. אגני הניקוז העיקריים הם של הנהרות אלווה (Elwha) ודנג'נס (Dungeness) הזורמים צפונה, דוזיווליפס (Dosewallips) זורם מזרחה, קוויטס (Queets) וקווינולט (Quinault) זורמים דרומה, ואוזט (Ozette), סולדק (Sol Duc) והו (Hoh) זורמים מערבה. ב-2012, אחרי יותר מ-100 שנים של הפקת אנרגיה הידרואלקטרית, נהרסו שני סכרים על האלווה במטרה להשיבו לערוץ הטבעי שלו ולעודד את שובו של דג האלתית.
יש בפארק מעל ל-300 אגמי הרים. האגם הגדול ביותר בפארק, השוכן באזור החוף של הפארק הוא אגם אוזט (Lake Ozette). שטחו 29.5 קילומטרים רבועים, והוא האגם השלישי בגודלו במדינת וושינגטון.
תשעה קרחונים זורמים מהר אולימפוס, ובסך הכל יש בפארק יותר מ-60 קרחונים. מקורם של אלו הוא למשל מהר קארי ומהר אנדרסון. בתוך הפארק יש גם קרקסים קרחוניים המעידים על הנוכחות בעבר של קרחונים אחרים.
גאולוגיה.
אזור הפסיפיק נורת' וסט שבו שוכן הפארק הוא אחד מהאזורים הפעילים ביותר בעולם, ועקב כך נוצרים הרי געש, רעידות אדמה והרים. ב-1949 היה הפארק במוקד רעידת אדמה בדרגה 7.1 בסולם ריכטר. רעידות האדמה נדירות יותר בהשוואה לאזורים פעילים אחרים, אבל עוצמתם גדולה יותר משום שהאנרגיה המצטברת משתחררת בבת אחת. גאולוגים גילו משקעים ימיים בתוך היבשת דבר המעיד שבאזור התחולל צונאמי גדול שמשערים כי נוצר עקב רעידת אדמה לפני כ-300 שנים. כל התופעות הללו מקורם בהתנגשות בין לוחות טקטוניים מתחת לפני השטח.
אזור הפארק הלאומי מושפע במיוחד מהמפגש בין לוח חואן דה פוקה הימי והכבד יותר לבין הלוח הצפון-אמריקאי היבשתי והקל יותר. לוח חואן דה פוקה נוחת תחת הלוח הצפון-אמריקאי באזור הפחתה הנקרא "קסקדיה" על שם הרי רכס קסקייד שנוצרו מהפחתה זו שגורמת גם לפעילות הגעשית ברכס. ההפחתה היא גם הגורם להיווצרות רכסי הרים כדוגמת רכס הרי אולימפיק. מעיינות חמים מעידים שהפעילות הגעשית עדיין קיימת עמוק מתחת לפארק אם כי בפארק עצמו אין הרי געש.
שלושת סוגי הסלעים העיקריים בפארק הם בזלת, אבן חול ופצלים. בזלת היא סלע יסוד שנוצרת מפעילות געשית כאשר לבה מתקררת. חלק מהבזלת נוצר במקור על קרקעית הים ואז יש לבזלת תצורה אופיינית המכונה "לבת כרים" הנוצרת כאשר הקרום החיצוני של הלבה מתקרר במהירות במגע עם מים. לעומת זאת בזלת שנוצרה באוויר וגם היא קיימת בפארק מתקררת לאט יותר ויוצרת תצורה אופיינית של עמודים משושים. תצורת קרסנט (Crescent Formation) היא חגורת בזלת בצורת סהר שהיא עבה בצד הדרומי והמזרחי של הפארק והולכת ונעשית דקה יותר כלפי החלק הצפוני. אבן חול היא סלע משקע הנוצר כאשר גרגירי החול הגדולים יחסית שהם תוצאה של סחיפה שוקעים על קרקעית הים בקרבת החוף (כי הם כבדים יחסית) ועוברים תהליך של התקשות המכונה מילוט (מלשון מלט). פצלים נוצרים מבוץ שגרגיריו קלים העובר מילוט על קרקעית הים במרחק גדול יותר מהחוף.
תת-הקרקע בנויה מאבן גיר, סלעים שנוצרו משקיעה של גרגירי בוץ והשלדים הזעירים של בעלי חיים על קרקעית הים. סלעים אלו עשירים במאובנים של סוג האורגניזמים המכונה חוריריות. הגוון האדמדם של סלעים אלו מגיע מנוכחות של תחמוצת ברזל. הסלעים העתיקים ביותר בפארק הם בני 144 מיליון שנים, אבל רוב הסלעים בפארק הם בני 15 עד 55 מיליון שנים.
סלעי המשקע או הסלעים הגעשיים הבונים את ההרים הושקעו בקרקעית אוקיינוס במשך מיליוני שנים לפני שהחלו להתרומם בעקבות המפגש בין שני לוחות טקטוניים. רכס ההרים בצפון רכס קסקייד החל את האורוגנזה שלו לפני קצת פחות מ-50 מיליון שנים, בעוד שהסלעים של רכס הרי האולימפיק החלו לבצבץ רק לפני 24 מיליון שנים.
הסלעים של ההרים עברו עיוות בשל הדחיקה של הלוחות ואז נחשפו ועברו סחיפה בשל משקעים אטמוספיריים וקרחונים במשך מיליוני שנים וכך נוצרו עמקים. האזור היה מכוסה בשכבת קרח בעידן הקרח שהתחיל לפני 12,500 שנים. לאחר שהאזור השתחרר מהקרח הקרחונים השאירו עמקים נרחבים, כדוגמת מפרץ פיוג'יט, שאז שקע לחלוטין תחת מימי האוקיינוס השקט. עמקים אחרים דרומה משם שנוצרו במקומות גבוהים יותר נשמרו, כדוגמת עמק ויליאמט.
זו גם הייתה הנקודה בזמן שבה הגיע האדם לאזור. אף על פי שהגובה של הפסגות אינו כה רם ואף על פי שהאקלים קל יותר בגלל הקרבה לאוקיינוס, הפסגות הגבוהות ביותר מכוסות באופן קבוע בקרחונים בשל כמויות השלג הגדולות היורדות על ההרים כל שנה. הקרחונים יכולים להגיע עד קרוב לקו גובה של 1,250 מטרים.