डेथ वैली, बेसिन तथा रेंज कॉन्फ़िगरेशन के सर्वश्रेष्ठ भूवैज्ञानिक (जियोलॉजिकल) उदाहरणों में से एक है। यह उत्तर दिशा में ओरिगोन तक फैले हुए वॉकर लेन नामक एक भूवैज्ञानिक ट्रफ (गर्त) के दक्षिणी छोर में स्थित है। यह घाटी राइट लेटरल स्ट्राइक स्लिप फॉल्ट प्रणाली द्वारा विभाजित है, जिसके प्रतीक हैं डेथ वैली फॉल्ट तथा फरनेस क्रीक फॉल्ट. लेफ्ट लेटरल गारलौक फॉल्ट का पूर्वी सिरा डेथ वैली फॉल्ट के आर-पार जाता है। फरनेस क्रीक और अमार्गोसा नदी इस घाटी से होकर बहती है लेकिन अंत में घाटी तल की रेत में गायब हो जाती है। 

डेथ वैली में सॉल्ट पैन्स (नमक के डले) भी मौजूद हैं। वर्तमान भूवैज्ञानिक सहमति के अनुसार प्लेस्टोसीन युग के मध्य में डेथ वैली के वर्तमान स्थान पर कई अंतर्देशीय समुद्र (जिन्हें सामूहिक रूप से लेक मैनली कहा जाता है) स्थित थे। इस क्षेत्र के रेगिस्तान बनने के साथ ही पानी सूख गया और बच गया केवल ढेर सारा नमक (जैसे कि सामान्य सोडियम सॉल्ट तथा बोराक्स) जिसका इस क्षेत्र के आधुनिक इतिहास काल - मुख्यतः 1883 से 1907 तक - में इस्तेमाल किया गया।

सामान्यतः निम्न ऊंचाई वाले स्थानों का तापमान अधिक होता है क्योंकि सूर्य के कारण धरती के गरम होने पर गरम हवा ऊपर की तरफ उठती है, लेकिन ऊपर उठती हुई हवा (1) आसपास के ऊँचे स्थानों तथा, (2) अपने ऊपर की हवा के वजन (मूलतः वायुमंडलीय दबाव) के कारण फंसकर रह जाती है। जमीन तथा वायुमंडल के बीच हवा की मात्रा के अधिक होने के कारण (अधिक दूरी के कारण) काफी निम्न ऊंचाई वाले स्थानों का वायुमंडलीय दबाव समुद्र तल की समान परिस्थितियों की अपेक्षा अधिक होता है। इस दबाव के कारण धरती के ठीक ऊपर की ऊष्मा फंसकर रह जाती है और साथ ही अत्यंत गरम हवा को फ़ैलाने वाली वायु किरणों का भी निर्माण करती है। इस प्रकार, यह छाया अथवा अन्य कारकों के मौजूद रहने के बावजूद सभी क्षेत्रों में गर्मी को फ़ैलाने का काम करती है।

इस प्रक्रिया का डेथ वैली में विशेष महत्त्व है क्योंकि इसी के कारण उसे अपनी विशिष्ट जलवायु तथा भूगोल प्राप्त होता है। यह घाटी पहाड़ों से घिरी हुई है, जबकि इसकी सतह ज्यादातर सपाट और पौधों से रहित है, जिसके कारण काफी अधिक मात्रा में सूरज की गर्मी जमीन तक पहुँचने में सफल रहती है और मिटटी तथा पत्थरों द्वारा अवशोषित कर ली जाती है। जमीनी स्तर की हवा गरम होने पर ऊपर उठने लगती है और खड़ी ऊंचाई वाली पर्वत श्रृंखलाओं से ऊपर उठने के बाद यह थोड़ी ठंडी होकर अधिक संकुचित रूप में वापस घाटी की ओर आती है। उसके बाद सूर्य के कारण इस हवा का तापमान और अधिक हो जाता है और यह फिर से पहाड़ों की तरफ ऊपर उठने लगती है और हवा का यह ऊपर नीचे आने-जाने का चक्र एक कंवेक्शन ओवन के समान इसी प्रकार प्राकृतिक रूप से चलता रहता है। यह अत्यंत गरम हवा जमीन के तापमान को काफी अधिक मात्रा में बढ़ाकर गरम वायु किरणों का निर्माण करती है जो वायुमंडलीय दबाव तथा पहाड़ों के कारण फंसकर अधिकतर घाटी के भीतर ही बनी रहती है। इस प्रकार की गरम वायु किरणें डेथ वैली में हमेशा ही सूखे जैसी स्थिति का निर्माण करके घाटी के ऊपर से बादलों को गुजरने से रोकती हैं, जिसकी वजह से यहां वर्षण अक्सर विरगा (जल के धरती पर पहुंचाने से पहले ही वाष्पित हो जाना) के रूप में होता है। डेथ वैली के पास तापमान संबंधी काफी रिकॉर्ड हैं क्योंकि कई ऐसे करक यहां मौजूद हैं जो उच्च वायुमंडलीय दबाव का निर्माण करते हैं। 

इतिहास
जलवायु
लेक बैडवॉटर तथा ग्लेशियल (हिमानी) लेक मैनली
भूविज्ञान