Het park heeft een oppervlakte van ongeveer 4.471 vierkante kilometer en is daarmee het op drie na grootste nationale park van Tanzania. Het park omvat de Katuma-rivier en de seizoensgebonden uiterwaarden Lake Katavi en Lake Chada.

Er is veel wildlife te vinden zoals buffels, zebra’s, giraffen en olifanten, plus langs de Katuma-rivier krokodillen en nijlpaarden, die in de jaarlijkse droge seizoenen resulteren in modderpoelen die kunnen worden gevuld met honderden nijlpaarden. Ook zijn er cheeta’s, wilde honden, hyena’s, luipaarden en leeuwen te vinden. In Katavi zijn er minder bezoekers en jeeps te vinden dan in andere Tanzaniaanse parken.