Dilatada y angosta entrada de mar -la caleta- que se encuentra al este de la península del mismo nombre, con un ancho general de 500 m y un largo total de sur a norte de 27 km, y amplía su anchura en el fondo de la misma hasta casi 3 km, donde se encuentra una decena de islotes. La boca de la caleta tiene un ancho no mayor de 1 km, encontrándose en su lado sur la punta Cero. El cordón de tierra que separa a la caleta del mar no dispone de los acantilados costeros que caracterizan al resto de la península, sino, por el contrario, consta de material sedimentario. Es visitada por ballenas francas, y dispone también de asentamientos de lobos marinos y pingüinos.
La península Valdés es una gran extensión de terreno que se conecta con el continente por medio del istmo Carlos Ameghino. Administrativamente, pertenece a la provincia del Chubut y forma parte del departamento Biedma. Dispone de un largo máximo entre punta Norte y cabo Nuevo de 93 km y un ancho impreciso en su centro, que si se lo considera junto con el istmo Ameghino llega a 82 km -la tercera parte sería el istmo en si-; puede asignársele una superficie aproximada a 3.900 km², con dilataciones hacia el oeste tanto al sur como al norte, dando origen a los golfos Nuevo y San José. Sus puntos extremos son: al norte la punta Norte, al sur el cabo Nuevo, al este la punta Hércules, y al oeste la punta Buenos Aires.
Sus costas están caracterizadas por acantilados con alturas superiores a los 35 m y playas con restingas, principalmente en el sector norte y sudeste que permiten innumerables socavaciones en forma de cuevas en las bases. Al no disponer de cordones montañosos, sus alturas máximas están dadas en el sector sudoeste con los cerros Morro Nuevo (109 m) y Cormoranes (105 m snm), si bien en el istmo sobresalen los cerros Piaggio (110 m) y San José (114 m).
Alberga, en buena parte de su superficie, una serie de lagunas salitrosas, las tres más extensas son: El Salitral, las Salinas Grandes y la Salina Chica.
Además de ser la península más grande de nuestro territorio nacional, también dispone de una depresión absoluta de 42 m bajo el nivel del mar en las Salinas Grandes. Geológicamente, surgió como consecuencia de los movimientos ascendentes durante la tercera fase tectónica andina, del período plioceno medio y superior. Las Salinas Grandes y Chica, de evidente origen marino, quedaron aisladas, reduciendo su nivel por evaporación, de allí la desproporción con el nivel del mar. En general, se reconocen fácilmente, tres pisos geológicos: los sedimentos fosilíferos marinos del Entrerriense, sobre el cual se asientan sedimentos continentales, y los cantos rodados. Finalmente, se ha podido encontrar una rica fauna de fósiles marinos como Pelecípodos, Braquiópodos. Briozoos, Cirripedios, Gasterópodos, etcétera.
En cuanto a la fauna actual, son varios los apostaderos de lobos marinos en punta Norte, Caleta Valdés, puerto Pirámides, punta Buenos Aires, Morro Nuevo, etc. Aves marinas, principalmente, en la isla de los Pájaros, varias pingüineras, y el asentamiento de elefantes marinos en punta Norte, única elefantería continental del mundo. Su nombre: el cabo del sudeste fue llamado San José por José Goicoechea y luego se hizo extensivo a toda la península.