La ZNIEFF « Tourbière de la Cham des Balmelles » se situe à la limite orientale du département de la Lozère (frontière avec l'Ardèche), dans le Parc National des Cévennes. Elle correspond un petit plateau à l'est de la ville et du lac de Villefort. Elle occupe une superficie de 123 hectares avec une altitude comprise entre 800 et 900 mètres.
La ZNIEFF est délimitée au sud et au sud-est par le GR de Pays « Tour du Chassezac ». Au nord, le périmètre longe les escarpements délimitant la Cham des Balmelles et rejoint les sentiers au sud-ouest de manière à inclure le Roc de Chapelas.