臺中分署轄管區行政區域屬臺中市和平區、東勢區、石岡區、新社區、豐原區、北屯區、太平區、后里區，苗栗縣泰安鄉、宜蘭縣大同鄉、南投縣仁愛鄉，其中以臺中市佔多數。

林區面積廣達138,725.64公頃，由於地形、氣候富於變化，保持原始森林狀態之天然林佔72%，雨量豐沛，植物生長繁茂，因而孕育出極為豐富之動植物資源，至少含有32種哺乳類動物，佔台灣陸上的哺乳類動物一半以上，鳥類將近一百種之多，區內大安溪、大甲溪及德基水庫魚類甚多，台灣石斑、台灣間爬岩鰍、櫻花鉤吻鮭及台灣櫻口鰍是台灣特有種。

因海拔高低懸殊，由熱帶、暖帶、溫帶至寒帶形成垂直森林帶，林木種類繁多，林相亦相當複雜，有竹林、竹闊混淆林、闊葉樹林、針闊混淆林，針葉樹林，至高山箭竹草原。

樹種有台灣扁柏、紅檜、肖楠、台灣杉、香杉、台灣櫸、烏心石、牛樟等台灣特有貴重樹種，另有玉山圓柏、冷杉、雲杉、鐵杉、台灣二葉松、台灣杉、華山松、五葉松、威氏帝杉等珍貴樹種。