Der Nationalpark liegt im zwischen der Región de Aisén und der Región de Magallanes y de la Antártica Chilena im Süden Chiles zwischen dem 48° und 51° 38' südlicher Breite. Er beginnt im Süden über der Isla Evans und reicht bis etwa Villa O'Higgins ca. 400 km nördlich. Die Stadt Puerto Natales liegt etwa 100 km südwestlich. Man reist über den Esperanza-Ultima-Fjord von Puerto Natales und Puerto Toro zu den Gletschern Serrano und Balcemeda. Man trifft oft auf treibende Eisberge in den Fjorden. Benachbarten Nationalparks rund um den Nationalpark Bernardo O'Higgins sind im Osten Torres del Paine (Chile, 50 km) und Los Glaciares (Argentinien) und im Norden der Laguna San Rafael (Chile). Im Nordwesten befindet sich zudem das Alacalufes Reservat, im Südwesten das Katalalixar Reservat. Der Park schließt einen großen Teil des Campo de Hielo Sur Gletschergebietes ein. Eine der Hauptatraktionen ist der Pío XI-Gletscher, der größte Inlandsgletscher des Campo de Hielo Sur. Mit einer Fläche von 1.265 km² und einer Höhe von bis zu 75 m ist der Pío XI der größte Gletscher der Südhalbkugel außerhalb der Antarktis. Der Gletscher ist in den letzten 50 Jahren etwa 10 Kilometer vorgerückt.