Eureka Valley ligger i Inyo County, i östra Kalifornien i sydvästra USA. Den är cirka 28 miles (45 km) lång och upp till 10 miles (16 km) bred, med höjder som varierar från 2870 fot (875 m) upp till 8456 fot (2575 m). Den södra delen av dalen är nu en del av Death Valley National Park - Death Valley själv ligger precis sydost. I norr ligger Deep Springs Valley, Fish Lake Valley och White Mountain Range. I öster reser sig Last Chance Range över 5500 fot (1675 m) över dalbotten. I väster ligger Saline Mountains, och i sydväst ligger Saline Valley.

Eureka Valley är en graben, liksom de flesta andra lägre liggande områden i Basin and Range Province. En förbättrad grusväg korsar dalen och förbinder samhället Big Pine med den norra Grapevine-delen av Death Valley. En 10 mil lång grusväg ger tillgång till den södra änden av dalen. Mer primitiva vägar lämnar dalen mot nordväst via Soldier Pass, mot nordost via Horse Thief Pass och söderut via Dedeckera Canyon.

Dalen har två utmärkande drag. Dess form förändrar vinden på ett sådant sätt att den samlar sand nära dess södra ände, vilket leder till de unika Eureka-dynerna. Strax öster om sanddynerna klättrar Last Chance Range över 3500 fot (1070 m) som nästan vertikala klippor och visar färgglada klippskikt.