Situada al sur del volcán Ubinas, este valle se prolonga desde la Quebrada Volcanmayo (pie del flanco sur) hasta la confluencia del río Tambo. En la cabecera de dicho valle afloran depósitos volcanoclásticos y avalanchas de escombros, en donde los ríos Ubinas y Secuaya han producido encañonamientos. Hacia la parte baja del valle (3100 m) y ambas márgenes del río Ubinas, se encuentran áreas de cultivos asentadas sobre terrazas. Dichas terrazas se hallan conformadas por depósitos aluviales y lagares. Además, sobre las terrazas se levantan poblados como: Tonohaya, San Miguel y Huatagua, cuya principal actividad socioeconómica se basa en la agricultura, ganadería y pecuaria. Se puede evidenciar construcciones de grandes plataformas de andenerías en cada una de sus comunidades con canales, tomas y reservorios. La ocupación del valle de Ubinas se dio por varias sociedades como: Tiahuanaco, Wari e Incas. El tipo de valle es semi-encañonado de tipo glaciar, limitados por cerros cuyas elevaciones son marcados y poseen cumbres empinadas.
El valle comprende desde el nivel 3800 a 2800 msnsm de clima templado y seco durante la mayor parte del año (mayo - noviembre). En esta zona a veces se dan heladas que afectan seriamente los cultivos (junio-julio) y durante los meses de diciembre a marzo se producen abundantes lluvias, que consecuentemente producen derrumbes y deslizamientos en los terrenos poco consolidados.
El valle de Ubinas alberga una gran cantidad de fauna y flora propia de los valles interandinos como: vacunos, ovinos, porcinos, equinos, burros, cabras, mulas, cuyes, conejos, aves de corral, colmenas de abejas, perros, gatos y otros en menos proporción. Fauna salvaje como: zorros, zorrinos, murciélagos, ratones, águilas, cernícalos, lagartos, lagartijas, culebras, sapos, cóndores, palomas, tórtolas, lechuzas, chihuancos, picancos, picaflores, perdices, pájaros carpinteros, golondrinas, gorriones, entre otros.
Flora domestica como: avena, maíz, trigo, ajo, cebolla, zapallo, habas, alverja, papa, quinua, avena forrajera, maíz forrajero, tuna, cebada forrajera, orégano, cedrón y eucaliptos. Flora silvestre como: molles, gramadales, cactus, shanqui, chilcas, líquenes, musgos, flores silvestres, entre otros.