Nalazi se na istoimenom otoku, na njegovom zapadnom dijelu, i zauzima površinu od 5375 hektara.
Na području Nacionalnog parka nalaze se i dva jezera: Veliko i Malo jezero.
Veliko jezero zauzima površinu od 145 hektara a duboko je do 46 m.
Malo jezero je površine 24 hektara i dubine do 29 metara.
Sustav slanih jezera u Nacionalnom parku predstavlja jedinstveni geološki i oceanografski fenomen u kršu, značajan u svjetskim razmjerima.
Ova dva jedinstvena jezera bila su prvotno slatkovodna, dok su danas u potpunosti morska i s otvorenim morem povezana uskim prolazom Vratosolina, kroz koji se u njima izmjenjuje voda pod utjecajem plime i oseke.
Bujna vegetacija otoka Mljeta, poglavito područja Nacionalnog parka, pribavila je Mljetu atribut «zelenog otoka».
Lijepo je razvijen i bogat šumski pokrov koji karakteriziraju dobro uščuvane šume i nujna makija.
Uz šume, biološki su osobito značajna i neka druga staništa i priobalne pješčane dine, strme i visoke obalne stijene kao i one u unutrašnjosti otoka, te bilje obalnih grebena.
Otok Mljet je kraško područje, pa se na njemu nalazi i velik broj raznih kraških pojava.
Tako je na otoku pronađeno nekoliko špilja, npr. Špilja Morica dužine oko 200 m, i Ostaševica oko 150 m.
Najviši vrh otoka je Veliki Grad s visinom od 514 m.
U podmorju parka nalazi se pravo bogatstvo životnih oblika, a posebno onih rijetkih i endemičnih.
Prekrasna vegetacija i još ljepše more staništa su brojnih životinjskih vrsta među kojima se ističe sredozemna medvjedica, ali tu su i mungosi, jeleni lopatari, divlje svinje, orao zmijar, te mnogobrojne ptice pjevice.
U sklopu Nacionalnog parka, na otočiću Sv. Marije u Velikom jezeru smješten je benediktinski samostan s istoimenom crkvom iz 12. st., te ostaci mosta na ulazu u Veliko jezero sa mlinicom iz 17.st. koja je bila jedinstvena po tome što je korištena energija morske struje za njeno pokretanje i mljevenje žita.
Tu je i arheološki lokalitet Polače s rimskom palačom i fortifikacijskim građevinama.
Bujna vegetacija, posebice dobro uščuvane šume i dva jezera bili su dovoljan razlog da 1969. godine to područje bude proglašeno Nacionalnim parkom.