Está atravesado en toda su longitud por el río Oglio, que nace en Ponte di Legno de la unión de los torrentes Frigidolfo y Nacarello y acaba en el lago de Iseo (también llamado Sebino) entre los pueblos de Pisogne y Costa Volpino. Su nombre deriva del latínVallis Camunnorum, esto es, valle de los Camunni (hoy Camunes). Su máxima altitud es el monte Adamello, de 3.539 m s. n. m. El gentilicio de los naturales de Val Camonica es Camuni.
Es posible dividir el territorio de la Val Camonica en tres grandes áreas:[2]
Baja Val Camonica: es un área llana, rica de prados y campos, que empieza desde las orillas del Lago de Iseo hasta el pueblo de Breno. En esta franja larga casi 25 kilómetros el valle tiene una anchura media de 2500 – 3000 metros el que ha permitido una mayor población.
Media Val Camonica: delimitada a sur por la colina situada entre los pueblos de Breno y Cividate Camuno y a norte llega hasta el pueblo de Edolo. Es una estrecha garganta de 30 kilómetros con un ancho medio de 1000 metros rica de terrazas en los pendientes lados del valle.
Alta Val Camonica: desde Edolo llega hasta el puerto del Tonale situado en el territorio de Ponte di Legno. Larga casi 25 kilómetros es un territorio rico de pastos alpinos.