높이는 1,108.4m이다. 소백산맥의 주봉으로서 북동쪽의 소백산(1,440m)ㆍ문수봉(文繡峰, 1,162m), 남쪽의 속리산(1,058m)ㆍ황학산(黃鶴山, 1,111m)과 함께 충청북도와 경상북도의 도계를 이룬다.
고려 때 공민왕이 이 산에 피난했다하여 임금님이 머문 산이란 뜻으로 주흘산이라 칭하였다.
주변의 지질은 풍화에 약한 화강암지대이나, 이 산은 정상부는 규암질변성암(珪岩質變成巖)과 불국사통 화강암으로 된 종형산지를 이루고 잇다. 주봉은 돔(dome)상으로 옹립하고 있어 기복이 심하며, 이 돔 상의 산정을 정점으로 방사상으로 지릉이 발달하고 있다. 지질구조는 지체구조적인 면에서 경기육괴와 소백산육괴의 편마암류 기반 위에 옥천지향사대가 북동-남서방향으로 관통하며, 이는 다시 변성대와 비변성대 경계를 이루는 지역으로 우리나라의 지질을 해석하는데 중요한 지역이다.
주흘산은 고구려와 신라의 경계를 이루었던 산이며, 북동쪽사면은 급사면이나 서쪽사면은 이보다 완만하다.
산록에는 846년(문성왕 8)에 보조국사(普照國師)가 창건한 혜국사(惠國寺)가 있다. 또 서쪽 상초리에는 주흘산사(主屹山祠)가 있어 나라에서 봄ㆍ가을로 향(香)과 축(祝)을 내려 제사를 지냈다고 한다.
영남과 기호ㆍ서울을 잇는 교통의 요지였으며, 조선시대의 애사가 깃든 유서깊은 곳이다.
서쪽의 조령산(鳥嶺山, 1,017m)과의 사이에 조령 제1ㆍ2ㆍ3관문(사적, 1966년 지정)을 끼고 있고, 조령일대는 1981년 6월 도립공원으로 지정되었다.