Dolina Eureka znajduje się w hrabstwie Inyo we wschodniej Kalifornii w południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych. Ma około 45 km długości i 16 km szerokości, a wzniesienia wahają się od 2870 stóp (875 m) do 8456 stóp (2575 m). Południowa część doliny jest teraz częścią Parku Narodowego Doliny Śmierci - sama Dolina Śmierci leży nieco na południowy wschód. Na północy znajduje się Dolina Głębokich Źródeł, Dolina Jeziora Rybnego i Pasmo Gór Białych. Na wschodzie Pasmo Ostatniej Szansy wznosi się ponad 1675 m nad dnem doliny. Na zachodzie znajdują się Góry Saline, a na południowym zachodzie Dolina Saline.

Dolina Eureka to graben, podobnie jak większość innych niżej położonych obszarów w dorzeczu i prowincji Range. Ulepszona droga żwirowa przecina dolinę, łącząc społeczność Big Pine z północnym odcinkiem Grapevine w Dolinie Śmierci. 10-kilometrowa szutrowa droga zapewnia dostęp do południowego krańca doliny. Bardziej prymitywne trasy wychodzą z doliny na północny zachód przez Przełęcz Żołnierza, na północny wschód przez Przełęcz Horse Thief i na południe przez Kanion Dedeckera.

Dolina ma dwie cechy wyróżniające. Jego kształt zmienia wiatr w taki sposób, że zbiera piasek w pobliżu jego południowego krańca, prowadząc do unikalnych wydm Eureka. Tuż na wschód od wydm, Pasmo Ostatniej Szansy wznosi się na ponad 3500 stóp (1070 m) jako prawie pionowe klify, ukazując kolorowe warstwy skalne.