La plupart des vallées existantes ont été formées par des conditions géologiques qui se sont produites il y a des milliers d'années. Les rivières et les ruisseaux sont responsables de la formation de la plupart des vallées modernes. Les eaux vives ont découpé des vallées en forme de « V » ou de « U », sculptant des côtés aux parois abruptes et des sols étroits. D'autres vallées ont été formées de grands glaciers. Les blocs massifs de neige et de glace descendent lentement, laissant dans leur sillage une vallée creusée.
La vallée la plus profonde du monde est la rivière Kali Gandaki au Népal. Il se situe entre deux sommets himalayens de 8 000 mètres appelés Dhaulagiri et Annapurna. L'Himalaya est l'un des soulèvements tectoniques les plus actifs de la Terre, et cette vallée illustre l'abattage rapide qui se produit dans les zones à soulèvement rapide.
La vallée la plus connue est le Grand Canyon du fleuve Colorado en Arizona. Le Grand Canyon a une profondeur de 1 mile et une largeur de 180 mètres (590 pieds) à 30 kilomètres (19 miles). Il s'est formé lorsque le fleuve Colorado s'est incisé dans une haute montagne de roches sédimentaires.
Au fur et à mesure que les eaux des rivières de la vallée se rapprochent de la mer, elles suivent les courbes naturelles de la terre en enlevant les sédiments des virages extérieurs et en les déposant dans les virages intérieurs. L'abattage, la roche et la terre dragués depuis le milieu du canal, mènent à des gouffres profonds et minces tels que le Black Canyon dans le parc national de Gunnison au Colorado.
