La valle, nel suo tratto iniziale, corrisponde alla conca d'Ampezzo in cui sorge Cortina, piega poi a sudest attraversando i paesi di San Vito di Cadore, Serdes, Borca, Villanova, Cancia, Vodo, Vinigo e Peaio per poi piegare ancora verso est-nordest attraversando Venas e Valle di Cadore per concludere alla confluenza del Piave presso Perarolo.
Presenta, specialmente nel primo tratto, fianchi molto ripidi, motivo per cui la gran parte degli abitati non sorge sul fondo, ma si arrocca sui versanti, principalmente il sinistro. Sostanzialmente da essa si possono ammirare tutte le cime oltre i 3.200 m delle Dolomiti Orientali: risalendo la valle si aprono scorci sui famosi gruppi dolomitici dell'Antelao (3.264 m), del Pelmo (3.168 m), del Monte Rite (2.183 m), delle Marmarole Occidentali (2.926 m), del Sorapiss (3.205 m), della Croda da Lago (2.715 m), del Nuvolau (2.575 m), delle Cinque Torri (2.361 m), delle Tofane (3.244 m), del Pomagagnon (2.450 m), del Cristallo (3.221 m) e della Croda Rossa d'Ampezzo (3.146 m). Da Valle, nonché da Serdes frazione di San Vito, è ben visibile anche il gruppo Cima dei Preti-Duranno (2.703 m).
Per un breve tratto della statale d'Alemagna, fra Pieve e Valle, è anche visibile il Civetta (3.220 m), ai piedi del quale sono state ritrovate delle iscrizioni rupestri che attestano il confine occidentale del Municipium Julium Carnicum, municipio della Regio X Venetia et Histria al quale il Cadore apparteneva[1]. Straordinario punto panoramico sull'intera valle e sulle dolomiti circostanti è il Monte Rite, tanto da essere stato scelto da Reinhold Messner quale sede del museo, fra quelli del circuito Messner Mountain Museum, dedicato alla roccia.
^In epoca romana l'area bellunese era divisa in tre zone, il municipium di Belluno (tribus Papiria), il municipium di Feltre (tribus Menenia) e appunto il Cadore (tribus Claudia).