Das Weinsberger Tal liegt im Nordwesten der Schwäbisch-Fränkischen Waldberge rund 40 km nördlich von Stuttgart und 60 km südöstlich von Heidelberg. Namengebend ist die etwa 5 km (je Luftlinie) ostnordöstlich von Heilbronn gelegene Stadt Weinsberg, durch deren Gebiet die Sulm als rechter Nebenfluss des Neckars fließt. Es zählt zum Bereich des württembergischen Unterlandes im Weinbaugebiet Württemberg.
Die Sulm fließt am Fuße des Hauptorts Löwenstein am oberen Talende vorbei durch dessen Stadtgemarkung und danach durch einige Teilorte der Gemeinde Obersulm. Darunter liegt Ellhofen am Ufer, anschließend durchquert die Sulm das Stadtgebiet von Weinsberg. Letzte zwei Talorte sind Erlenbach sowie Neckarsulm am Talausgang vor der Mündung der Sulm in den Neckar.
Die Gemeinden im Weinsberger Tal sind im Jahr 2006 der Touristikgemeinschaft HeilbronnerLand e. V. beigetreten und werden unter dem Namen HeilbronnerLand touristisch vermarktet. Ein Teil der Gemeinden ist ebenfalls Mitglied im Naturpark Schwäbisch-Fränkischer Wald e. V.
Sehenswerte Orte sind die Stadt Weinsberg mit der Burgruine Weibertreu und dem Justinus-Kerner-Haus sowie der staatlich anerkannte Erholungsort Löwenstein mit der Burg Löwenstein. Am Breitenauer See kann man baden, segeln, surfen und Tretboot fahren. Die Gemeinde Erlenbach mit ihrem jährlichen Original Erlenbacher Weinfest (3. Augustwochenende) ist einer der bekanntesten Weinorte in Württemberg.
Radwege
Durchs Weinsberger Tal laufen zwei überregionale Fernradwege, der Kraichgau-Hohenlohe-Weg und der Burgenstraßen-Radweg.
Zahlreiche ausgeschilderte Tagestouren ermöglichen Sternfahrten von den Fernradwegen aus.