La Val di Chiana (o Valdichiana) è una valle di origine alluvionale dell'Italia centrale, ricompresa tra le province di Arezzo e di Siena, in Toscana, e tra quelle di Perugia e di Terni, in Umbria.

La Val di Chiana si presenta come un solco vallivo lungo circa 100 km ed esteso per circa 2300 km². La valle si protende da nord verso sud tra la piana di Arezzo e quella di Orvieto e ricomprende il bacino idrografico del Canale Maestro della Chiana, il principale corso d'acqua, e la parte settentrionale del bacino idrografico del fiume Chiani.
A nord-est è delimitata dalla fascia dei Preappennini toscani, tra cui svettano l'Alta Sant'Egidio (1.057 m), il monte Lignano (837 m) e il monte Corneta (744 m).
A sud-est giunge fino alle sponde del Lago Trasimeno e della Valle del Nestòre.
A ovest la Val di Chiana si estende fino ai declivi della Val d'Orcia e alle pendici del monte Cetona, la vetta più alta della zona, che raggiunge i 1.148 m.

Il paesaggio è prevalentemente collinare, con una lunga fascia pianeggiante in prossimità del Canale Maestro. L'altitudine media è di circa 405 m s.l.m..

Anticamente solcata dal fiume Clanis (dal latino "clinus", clinato, in pendenza), antico affluente del Paglia, a sua volta tributario del Tevere, la Val di Chiana è oggi attraversata dai due corsi d'acqua che ne derivano: il Canale Maestro della Chiana e il Chiani. Il primo attraversa gran parte della valle e ripercorre circa i due terzi dell'antico corso del Clanis, ma in direzione opposta, cioè da sud verso nord: il Canale nasce dal Lago di Chiusi, costituisce l'immissario e l'emissario del vicino Lago di Montepulciano e, dopo circa 45 km, si getta sull'Arno in corrispondenza della Chiusa dei Monaci, presso Ponte Buriano, nel comune di Arezzo. Il secondo, invece, percorre il tratto finale dell'antico corso del Clanis e si getta nel Paglia presso Orvieto.

Gli altri corsi d'acqua sono per lo più a regime torrentizio, sovente soggetti a periodi di magra durante l'estate, mentre dalla discreta portata d'acqua negli altri periodi dell'anno. I loro corsi sono brevi e nascono da sorgenti nelle montagne prospicienti per poi gettarsi nei fiumi maggiori.