Thung lũng Eureka nằm ở Quận Inyo, phía đông California ở Tây Nam Hoa Kỳ. Nó dài khoảng 28 dặm (45 km) và rộng tới 10 dặm (16 km), với độ cao thay đổi từ 2870 foot (875 m) đến 8456 foot (2575 m). Phần phía nam của thung lũng hiện là một phần của Vườn quốc gia Thung lũng Chết - Bản thân Thung lũng Chết nằm ngay phía đông nam. Về phía bắc là Thung lũng Deep Springs, Thung lũng Hồ Cá và Dãy núi Trắng. Về phía đông, Dãy Cơ hội Cuối cùng cao hơn 5500 feet (1675 m) so với đáy thung lũng. Về phía tây là Dãy núi Saline, và về phía tây nam là Thung lũng Saline.

Thung lũng Eureka là một vùng trũng, giống như hầu hết các khu vực thấp hơn khác của Tỉnh lưu vực và dãy. Một con đường rải sỏi đã được cải thiện băng qua thung lũng, kết nối cộng đồng Cây thông lớn với khu vực phía bắc của Thung lũng Chết ở phía bắc Grapevine. Một con đường rải sỏi dài 10 dặm cung cấp lối vào cuối phía nam của thung lũng. Các tuyến đường sơ khai hơn ra khỏi thung lũng về phía tây bắc qua Đèo Soldier, về phía đông bắc qua Đèo Horse Thief, và về phía nam qua Hẻm núi Dedeckera.

Thung lũng có hai đặc điểm nổi bật. Hình dạng của nó làm thay đổi gió theo cách hút cát gần đầu phía nam của nó, dẫn đến Cồn cát Eureka độc đáo. Nằm ngay phía đông của cồn cát, Dãy Last Chance cao hơn 3500 feet (1070 m) như những vách đá gần như thẳng đứng, hiển thị các tầng đá đầy màu sắc.