Eureka Valley est située dans le comté d'Inyo, dans l'est de la Californie, dans le sud-ouest des États-Unis. Il mesure environ 28 miles (45 km) de long et jusqu'à 10 miles (16 km) de large, avec des altitudes variant de 2870 pieds (875 m) à 8456 pieds (2575 m). La partie sud de la vallée fait maintenant partie du parc national de la vallée de la mort - la vallée de la mort elle-même se trouve juste au sud-est. Au nord se trouvent Deep Springs Valley, Fish Lake Valley et la chaîne de montagnes White. À l'est, la chaîne de la dernière chance s'élève à plus de 5500 pieds (1675 m) au-dessus du fond de la vallée. À l'ouest se trouvent les montagnes salines et au sud-ouest se trouve la vallée saline.

La vallée d'Eureka est un graben, comme la plupart des autres régions basses de la province du bassin et de la chaîne. Une route de gravier améliorée traverse la vallée, reliant la communauté de Big Pine à la section nord de Grapevine de Death Valley. Une route de gravier de 10 milles permet d'accéder à l'extrémité sud de la vallée. Des routes plus primitives sortent de la vallée au nord-ouest via Soldier Pass, au nord-est via Horse Thief Pass et au sud via Dedeckera Canyon.

La vallée a deux caractéristiques distinctives. Sa forme modifie le vent de manière à collecter du sable près de son extrémité sud, menant aux uniques dunes d'Eureka. Juste à l'est des dunes, la chaîne de la dernière chance s'élève à plus de 1070 m (3500 pieds) sous forme de falaises presque verticales, affichant des strates rocheuses colorées.