อุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาท ตั้งอยู่บนเขา “ภูพระบาท” ภูเขาขนาดย่อมลูกหนึ่งของเทือกเขาภูพาน อันเป็นแนวขอบด้านทิศตะวันตกของเเอ่งสกลนคร ซึ่งอยู่ในเขตคาบเกี่ยวระหว่างตำบลเมืองพานและตำบลกลางใหญ่ อำเภอบ้านผือ จังหวัดอุดรธานี  ภูเขาลูกนี้มีพื้นที่ทั้งหมด ๓,๔๓๐ ไร่ เป็นพื้นที่ของเขตป่าสงวนแห่งชาติ “ป่าเขือน้ำ” 

ชื่อ “ภูพระบาท” มีที่มาจากรอยพระพุทธบาทที่ประดิษฐานอยู่บนเทือกเขาแห่งนี้ และภายในเขตอุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาทยังมีเสาหินและเพิงหินขนาดใหญ่กระจายตัวอยู่ทั่วไป เพิงหินเหล่านี้เป็นหินทรายของหมวดหินภูพาน มีอายุอยู่ในสมัยครีเทเชียส ราว ๑๓๐ ล้านปีมาแล้ว ที่ถูกกระบวนการทางธรรมชาติกัดเซาะ (โดยน้ำและลม) มาเป็นเวลาหลายล้านปีจึงทำให้สภาพภูมิประเทศแปรเปลี่ยนเป็นเสาหินและเพิงหินรูปร่างสวยงามแปลกตาเช่นในปัจจุบัน

ปี พ.ศ.๒๕๓๕  กรมศิลปากร ดำเนินการก่อตั้ง “อุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาท” ขึ้นเป็นหน่วยงานที่มีหน้าที่ดูแลรักษาในส่วนที่เป็นหลักฐานทางโบราณคดีและโบราณสถานทั้งหมดภายในพื้นที่ของภูพระบาท โดยมีพิธีเปิดอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ ๒๖ มิถุนายน พ.ศ.๒๕๓๕  และได้กราบทูลเชิญสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จเป็นองค์ประธานในพิธีเปิด

โบราณสถานที่น่าสนใจภายในอุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาท อาทิ 

หอนางอุสา   ถือเป็นสัญลักษณ์ของอุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาท มีลักษณะเป็นเพิงหินธรรมชาติขนาดใหญ่ที่เกิดจากกระบวนการทางธรรมชาติ มีความสูง ๑๐ เมตร รูปร่างคล้ายดอกเห็ด ตั้งอยู่กลางลานหินโล่งกว้างทำให้ดูโดดเด่นกว่าโบราณสถานจุดอื่นๆ จากหลักฐานทางโบราณคดีที่พบทำให้สันนิษฐานได้ว่า หอนางอุสามีอายุเก่าแก่ถึงสมัยทวารวดีราวพุทธศตวรรษที่ ๑๒ – ๑๖ โดยถูกดัดแปลงเพื่อใช้เป็นสถานที่ประกอบพิธีทางพุทธศาสนา ด้านบนหอนางอุสามีการก่อผนังด้วยก้อนหินทราย และสกัดเนื้อหินข้างในให้กลายเป็นห้องคูหา สันนิษฐานว่าด้านในอาจใช้เป็นที่ประดิษฐานสิ่งศักดิ์สิทธ์ หรือ เป็นที่ประกอบพิธีกรรมทางศาสนา

ถ้ำพระ มีลักษณะเป็นเพิงหินเตี้ยๆรูปร่างแคบยาว ถูกดัดแปลงให้เป็นศาสนสถานของศาสนาพุทธ หลักฐาน คือ ที่ผนังใต้เพิงหินมีการสลักเป็นรูปพระพุทธรูปอยู่รอบด้าน ทั้งพระพุทธรูปขนาดใหญ่ปางสมาธิประทับนั่งอยู่ในซุ้มหน้าบัน พระพุทธรูปยืนขนาดเล็กยืนเรียงกัน ๖ องค์ และพระพุทธรูปปางต่างๆเรียงรายอยู่ทั่วทั้งผนังเพิง ซึ่งนักวิชาการระบุว่าพระพุทธรูปสลักเหล่านี้มีรูปแบบศิลปกรรมผสมผสานกันระหว่างศิลปะสมัยทวารวดีและศิลปะเขมร(ศิลปะลพบุรี) จึงสันนิษฐานว่าศาสนสถานแห่งนี้น่าจะมีอายุช่วงสมัยปลายทวารวดี – สมัยลพบุรี ซึ่งเป็นช่วงที่ศิลปะเขมรเริ่มเจริญรุ่งเรืองขึ้นและแพร่กระจายเข้ามาในดินแดนประเทศไทย

กู่นางอุสา (กี่นางอุสา) มีลักษณะเป็นเพิงหินธรรมชาติมีขนาดกว้างประมาณ ๓ เมตร ยาว ๓ เมตร สูง ๔ เมตร  หลักฐานทางโบราณคดีที่ปรากฏอยู่มีสองสมัยคือหลักฐานสมัยก่อนประวัติศาสตร์ ได้แก่ ภาพเขียนสีบนผนังด้านตะวันตก และหลักฐานสมัยประวัติศาสตร์คือหลุมสกัดพื้นที่ใต้เพิงซึ่งน่าจะใช้ประดิษฐานสิ่งศักดิ์สิทธิ์หรือพระพุทธรูปและใบเสมาหินที่ปักอยู่ทั้ง ๘ ทิศ และพบหลุมเสากลมเรียงเป็นกรอบสี่เหลี่ยมล้อมรอบแนวใบเสมาอีกชั้นหนึ่ง(อาจเป็นหลุมเสารั้ว)

หีบศพพ่อตา โบราณสถานแห่งนี้มีขนาดประมาณ ๕ X ๖ เมตร สูงราว ๕ เมตร เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า “ถ้ำมือแดง” เป็นเพิงหินธรรมชาติที่พบหลักฐานทางโบราณคดีคือภาพเขียนสีสมัยก่อนประวัติศาสตร์ และร่องรอยการสกัดพื้นหินใต้เพิงให้เรียบ จึงสันนิษฐานว่าหีบศพพ่อตาน่าจะถูกใช้งานมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์จนถึงสมัยประวัติศาสตร์ 

ถ้ำวัว – ถ้ำคน เป็นโบราณสถานที่อยู่ในเพิงหินเดียวกัน เป็นแหล่งภาพเขียนสีสมัยก่อนประวัติศาสตร์ที่โดดเด่นของอุทยาน  ตัวเพิงหินมีลักษณะเป็นชะง่อนขนาดใหญ่ใช้กันแดดฝนได้ มีขนาดประมาณ  ๑.๕ X ๔ เมตร ภาพเขียนสีแบ่งออกได้เป็น ๒ ฝั่งคือ

• ถ้ำคน  มีภาพคน ๗ คน  ยืนหันหน้าไปทางทิศตะวันออก ลงสีแดงทึบ มีรายละเอียดค่อนข้างชัดเจน เช่น ส่วนน่องของทุกคนในภาพมีลักษณะโป่ง  บ่งบอกว่าคนกลุ่มนี้เป็นพวกที่ใช้กำลังขามาก,  นิ้วมือครบถ้วนชัดเจน,  ทุกคนแสดงท่าทางการเคลื่อนไหว, มีการใส่รายละเอียดเรื่องเพศ เช่นภาพคล้ายอวัยวะเพศชายที่รูปคนตรงกลาง, ภาพคนไว้ผมยาวซึ่งอาจหมายถึงผู้หญิง และยังมีภาพเขียนสีอยู่บนเพดานด้านทิศตะวันตกอีก ๒ ภาพ เขียนด้วยสีแดงและสีขาว
• ถ้ำวัว  ตัวภาพเขียนด้วยสีแดงสภาพสีจางมาก ภาพแบ่งออกเป็นสองแถว แถวด้านซ้ายเป็นภาพสัตว์ ๒ ตัว หันหน้าไปทางทิศใต้ ตัวแรกรูปร่างคล้ายกระจง ตัวที่ ๒ ไม่สามารถระบุชนิดของสัตว์ได้ทราบเพียงว่าเป็นสัตว์ ๔ เท้า หางยาว ไม่มีเขาแถวด้านขวาเป็นภาพฝูงวัวหันหน้าไปทางตรงข้ามกับแถวแรก ถัดไปเป็นภาพวัวมีโหนก ๓ ตัวเดินตามกัน ถัดลงมาด้านล่างเป็นภาพลายเส้นแบบกิ่งไม้ปนอยู่กับลูกวัวและแม่ กับสัตว์ไม่ทราบชนิดอีก ๓ ตัว (ตัวขวาสุดลักษณะเหมือนยังวาดไม่เสร็จ)

โนนสาวเอ้  เป็นแหล่งภาพเขียนสีที่สำคัญอีกแห่งหนึ่งของอุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาท  มีลักษณะเป็นเพิงหินทรายขนาดใหญ่ ขนาดกว้างประมาณ ๑๐ เมตร ยาว ๑๑ เมตร สูง ๕ เมตร ชื่อ "โนนสาวเอ้" มีที่มาจากความเชื่อที่เล่าขานกันว่าสถานที่แห่งนี้เป็นที่ๆผู้หญิงใช้เปลี่ยนเสื้อผ้าก่อนขึ้นไปนมัสการรอยพระพุทธบาทหลักฐานทางโบราณคดีที่พบ คือ ภาพเขียนสี ซึ่งพบภาพเขียนสีอยู่สองสมัย ได้แก่

• ภาพเขียนสีสมัยก่อนประวัติศาสตร์ เขียนด้วยสีแดงต่อเนื่องกัน มีทั้งภาพลายเส้นคู่ขนาน ลายหยักฟันปลา ลายวงคด ลายทางมะพร้าว ลายสี่เหลี่ยมต่อกันเป็นแถวยาว ลายขีดเป็นบั้ง ลายวงคดต่อกันคล้ายลูกโซ่ ลายสามเหลี่ยม ลายเส้นคด ลายขั้นบันได และลายเส้นขนาน
• ภาพเขียนสีสมัยประวัติศาสตร์ เขียนด้วยสีขาวเป็นรูปสัตว์เช่นช้าง หงส์ ม้า และลายเส้นอื่นๆกระจายไปทั่วไม่ต่อเนื่องกันภาพหงส์ ม้า และภาพลายเส้นต่างๆที่ถูกเขียนทับภาพเขียนสีแดง คาดว่าเป็นหลักฐานสมัยประวัติศาสตร์(อาจเป็นของสมัยปัจจุบัน)