Situaţi în zona centrală a Carpaţilor Răsăriteni, Munţii Bistriţei fac parte din compartimentul geografic numit munţii Bistriţei moldovene de mijloc, ocupînd o suprafaţa de peste 1200 kmp. Înconjurate de apele Bistriţei şi Bistricioarei, culmile bistriţene se desfăşoară pe aproape 50 km de la est la vest, atingînd înălţimea maximă în vîrful Budacu — 1859 m
Limita nord-estică este ferm marcată de firul vijelios al Bistriţei, peste care se învecinează cu masivul Rarău-Giumalău şi munţii Stînişoarei (est); la vest, dincolo de izvoarele Bistricioarei, munţii Călimani şi Giurgeu iar la sud masivul Ceahlău închid cu brîu de piatră laturile munţilor Bistriţei. Valea Negrei, principal afluent al Bistriţei, împarte în două sectoare montane, aproximativ egale ca suprafaţă: masivul Pietrosul şi masivul Budacu. Geologic ambele masive se caracterizează prin şisturi cristaline.
Masivul Pietrosul Bistriţei, al doilea sector înalt al munţilor Bistriţei Moldovene (după Rarău—Giumalău) se întinde între Depresiunea Şaru Dornei (în vest) şi valea Neagra Broşteni (în sud-est): creasta principală, orientată de la nord spre sud, culminează în vîrful Pietrosul — 1791 m şi coboară pînă la altitudinea de 1355 m în pasul Păltiniş, prin care face legătura cu munţii Călimanului.
Masivul Budacu, delimitat la nord de valea Neagra Broşteni, la sud-vest de Bistricioara şi la est de valea Bistriţei, culminează în vîrful Budacu — 1859 m; creasta principală, orientată de la vest la est, înşiruie vîrfurile Ţibleşul Mare, Grinţieşul Mare şi Mic, Preluca, Hurduga, coborînd spre lacul de acumulare Izvorul Muntelui.
