마대산의 높이는 1,745m로 함경남도와 평안북도의 도계를 이루는 낭림산맥의 동단부에 위치한다. 산의 서쪽으로는 1,900m 이상의 고봉들이, 북쪽과 남쪽은 1,500m 이상의 산들이 둘러있는 반면, 동남쪽은 열려 있어 멀리 함흥 앞바다를 굽어보고 있다.
산세는 원추형의 산정부를 중심으로 하여 남쪽·남서쪽·북쪽 방향의 세 능선이 뻗어 있다. 산마루는 비교적 평탄하나 사면은 평균 25∼30°의 경사를 이루고 있다. 특히 동사면은 수평거리 약 4㎞ 사이에 고도가 1000m 이상 차이나는 급경사면이다. 그러나 서쪽은 대부분 1,500m 이상의 고원상(高原狀)이다. 기반암은 시생대 화강암이며 토양은 포드졸성 갈색산림토이다.
북사면에서 장진강 지류가, 남사면에서는 성천강으로 유입되는 흑림천의 지류가 발원한다.
산에는 잎갈나무·분비나무·가문비나무·사스래나무·신갈나무·자작나무·사시나무·단풍나무·피나무 등 원목자원이 풍부하다. 또 정상 주위에 누운잣나무·누운측백나무·담자리꽃·백산차·매저지나무 등 고산식물이 자란다. 만삼·황기·족두리풀 등 약초와 송이버섯도 많다. 함경남도의 주요 원목생산지이다.
주요 기반암은 시생대 화강암이며 기본 토양은 표백화갈색산림토양이다.
산 경사면 아래에는 한국전쟁 후에 전주민적 운동으로 조성한 잎갈나무 숲이 울창하다. 이 일대에는 만삼, 황기, 족도리풀 등 약초와 송이버섯이 많다. 또한 임산자원도 풍부하여 함경남도 내의 주요 통나무산지의 하나로 되어 있다.
정상으로 오르는 길은 하기천면 중평리에서 장진군 신남면에 이르는 산길과 남동쪽 사면의 험준한 협곡을 따라 나 있는 소로(小路)가 있다. 북쪽의 완사면지역에는 화전이 산재하여 산촌(散村) 경관이 나타나며, 정상에서 약 3㎞ 떨어진 신방동에서는 도로변에 화강편마암의 기암절벽을 구경할 수 있어 산 전역에 덮여 있는 침엽수림과 더불어 일대 장관을 이룬다.