Eureka Valley se encuentra en el condado de Inyo, en el este de California en el suroeste de los Estados Unidos. Tiene aproximadamente 28 millas (45 km) de largo y hasta 10 millas (16 km) de ancho, con elevaciones que varían desde 2870 pies (875 m) hasta 8456 pies (2575 m). La sección sur del valle ahora es parte del Parque Nacional del Valle de la Muerte: el propio Valle de la Muerte se encuentra justo al sureste. Al norte está Deep Springs Valley, Fish Lake Valley y White Mountain Range. Al este, Last Chance Range se eleva a más de 5500 pies (1675 m) sobre el suelo del valle. Al oeste se encuentran las Montañas Salinas y al suroeste se encuentra el Valle Salino.

El valle de Eureka es un graben, como la mayoría de las otras áreas bajas de la provincia de Basin and Range. Un camino de grava mejorado cruza el valle, conectando la comunidad de Big Pine con la sección norte de Grapevine de Death Valley. Un camino de grava de 10 millas brinda acceso al extremo sur del valle. Las rutas más primitivas salen del valle hacia el noroeste a través de Soldier Pass, al noreste a través de Horse Thief Pass y al sur a través de Dedeckera Canyon.

El valle tiene dos rasgos diferenciadores. Su forma altera el viento de tal manera que acumula arena cerca de su extremo sur, lo que lleva a las singulares Dunas de Eureka. Justo al este de las dunas, Last Chance Range sube más de 3500 pies (1070 m) como acantilados casi verticales, mostrando coloridos estratos rocosos.