맑은 날이면 정상에서 동해가 보이고, 해와 달이 가장 먼저 솟는 것을 볼 수 있다고 하여 ‘일월산(日月山)’이라는 이름이 붙여졌다. 과거 산 정상에 있던 천지(天地)의 형상이 해와 달을 닮았다는 데서 유래했다는 설도 있다. 예전에는 일위산(日圍山), 일우산(日雨山), 쌍요악(雙曜岳) 등으로도 불렸다.
일월산은 경상북도 영양군 북쪽에 위치한 산으로, 높이 1,219m이다. 북쪽의 통고산[1,067m], 동쪽의 백암산[1,004m]과 함께 영양군을 둘러싸고 있다. 태백산맥의 지맥인 중앙산맥에 속하며, 일월산을 기점으로 흥림산[767m]과 작약봉이 태백산맥의 주향을 따라 남쪽으로 뻗어 있다. 북쪽이 남쪽보다 높은 북고남저(北高南低)의 지형이 특징이며, 주봉인 동쪽의 일자봉과 서쪽의 월자봉을 중심으로 고위평탄면이 발달해 있다.
일월산의 지질은 선캄브리아기 변성암층[평해층군, 원남층군, 우백질 화강편마암류]과 중생대 백악기의 퇴적암층[울련산층, 동화치층, 가송동층, 청량산층, 도계동층], 시대 미상의 소규모 염기성 암맥, 제4기 충적층 등으로 구성된다. 특히 퇴적암이 산지 대부분을 이루고 있어 탁월하게 발달한 층리를 따라 판상절리, 토르, 타포니, 풍화 동굴 등 다양한 풍화 지형이 분포한다.
일월산에서 발원하는 주요 하천으로는 반변천, 장군천, 동천이 있다. 그중 반변천은 동사면에서 발원하며, 하천을 따라 기반암 하상, 하식애 등 하천 침식지형이 잘 발달해 있다. 이러한 지형은 신생대 제3기의 경동성 요곡 운동으로 인해 일월산 북동쪽 산지가 융기하면서 감입 곡류 유로가 형성되고, 하천의 침식력이 강화된 결과이다. 능선 사이의 소규모 하천에서도 다양한 침식 및 퇴적 지형이 나타난다.