อุทยานแห่งชาติภูสอยดาว แต่เดิมเป็นวนอุทยานภูสอยดาว ได้สำรวจจัดตั้งเป็นวนอุทยาน
ภูสอยดาว โดยสำนักงานป่าไม้เขตพิษณุโลก เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน 2533 มีพื้นที่ 20,000 ไร่ ในปี 2535 สำนักงานป่าไม้เขตพิษณุโลก(เดิม)ได้ทำการสำรวจพื้นที่เพิ่มเติมผนวกเข้ากับพื้นที่เดิม กำหนดพื้นที่ให้เป็นอุทยานแห่งชาติเพื่อให้สามารถคุ้มครองดูแลรักษาทรัพยากรธรรมชาติให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นผลการสำรวจพื้นที่เพิ่มเติมในเขตป่าสงวนแห่งชาติป่าน้ำปาด ท้องที่อำเภอน้ำปาด จังหวัดอุตรดิตถ์ และในเขตป่าไม้ถาวรตามมติคณะรัฐมนตรีป่าภูสอยดาว อำเภอชาติตระการ จังหวัดพิษณุโลก

ตามมติคณะรัฐมนตรีได้เนื้อที่รวม 48,962.5 ไร่ หรือ 78.34 ตารางกิโลเมตร ได้รายงานให้กรมป่าไม้ทราบว่า พื้นที่วนอุทยานภูสอยดาวซึ่งตั้งอยู่ในเขตป่าสงวนแห่งชาติป่าน้ำปาด ท้องที่อำเภอน้ำปาด จังหวัดอุตรดิตถ์ และเขตป่าไม้ถาวรตามมติคณะรัฐมนตรีป่าภูสอยดาว ท้องที่อำเภอชาติตระการ จังหวัดพิษณุโลก เป็นพื้นที่ที่มีสภาพป่าค่อนข้างสมบูรณ์ ปกคลุมไปด้วยป่าธรรมชาติที่สวยงาม เป็นแหล่งต้นน้ำลำธาร สภาพพื้นที่โดยทั่วไปเป็นภูเขาสูงชัน บางจุดสูงจากระดับน้ำทะเล 1,600 เมตร เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า และเป็นพื้นที่ชายแดนติดต่อประเทศลาว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความมั่นคงของชาติมีจุดเด่นที่น่าสนใจเป็นที่ดึงดูดให้ประชาชน นักท่องเที่ยวเข้ามาเที่ยวชม

โดยมีแหล่งท่องเที่ยวเป็นน้ำตก 5 ชั้น ชื่อว่า น้ำตกภูสอยดาว สกาวเดือน เหมือนฝัน กรรณิการ์ และสุภาพร และมีป่าสนสามใบธรรมชาติ มีเนื้อที่กว่า 1,000 ไร่ มีความสวยงามมากและพื้นที่ใกล้เคียงยังมีสภาพป่าธรรมชาติที่สมบูรณ์ สามารถผนวกเป็นเขตอุทยานแห่งชาติได้อีกเป็นจำนวนมาก จึงเห็นสมควรที่จะรักษาพื้นที่ป่าแห่งนี้ไว้เป็นพื้นที่ป่าอนุรักษ์ โดยกำหนดให้เป็นอุทยานแห่งชาติภูสอยดาวในปี 2544 จึงได้มีการสำรวจพื้นที่อย่างละเอียด และรังวัดผังหลักเขตเพื่อกำหนดพื้นที่ ให้เป็นอุทยานแห่งชาติภูสอยดาว มีเนื้อที่ 212,633 ไร่ หรือ 340 ตร.กม.บริเวณที่ดินป่าสงวนแห่งชาติ ป่าน้ำปาดท้องที่ตำบลม่วงเจ็ดต้น อำเภอบ้านโคก จังหวัดอุตรดิตถ์ เนื้อที่ 143,883 ไร่ หรือ 230.208 ตร.กม. และป่าไม้ถาวรตามมติคณะรัฐมนตรี ป่าภูสอยดาว ท้องที่ ตำบลบ่อภาค อำเภอชาติตระการ จังหวัดพิษณุโลก เนื้อที่ 68,750 ไร่ หรือ 110 ตร.กม. จนมีพระราชกฤษฎีกากำหนดให้เป็นอุทยานแห่งชาติภูสอยดาวซึ่งประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 125 ตอนที่ 71 ก.ลงวันที่ 28 พฤษภาคม 2551 เป็นอุทยานแห่งชาติลำดับที่ 109 ของประเทศ

สถานที่ท่องเที่ยวที่น่าสนใจในภูสอยดาวคือ น้ำตก 5 ชั้น ที่อยู่ติดทางหลวงหมายเลข 1268 ที่ประชาชนทั่วไปขับรถผ่านมาสามารถแวะชมธรรมชาติได้ รวมไปถึงบริเวณที่ทำการอุยานแห่งชาติที่มีบริการบ้านพัก ลานกางเต็นท์และร้านอาหาร และไฮไลต์สำหรับการท่องเที่ยวอุทยานแห่งชาติภูสอยดาว คือลานสน ที่มีเนื้อที่กว่า 1,000 ไร่ ที่จะทำให้คุณได้สัมผัสกับบรรยากาศที่โรแมนติก มีดอกไม้ที่ขึ้นตามธรรมชาติเต็มทุ่งอย่าง ดอกหงอนนาค ที่จะมีในช่วงฤดูฝน พอหมดฤดูฝนแล้วก็จะเข้าสู่ฤดูของการปีนยอดชมความงามที่ระดับความสูง 2,102 Msl. สูงอันดับที่ 4 ของประเทศไทย ทั้งยังมีน้ำตกสายทิพย์ที่คุณจะได้ชมความงาของธรรมชาติอย่างใกล้ชิด