Tal como ocurrió con Ischigualasto, el Valle de la Luna chileno fue modelado a lo largo de milenios por la erosión fluvial y eólica, las que han tallado su suelo en formas de crestas con puntas, hondonadas, montículos de colores grises y ocres, que le dan esa apariencia lunar tan característica.
El Valle de la Luna es un sitio que se caracteriza por la escasez de humedad, flora y fauna, encontrándose solo algunos ejemplares de lagartija (Liolaemus fabiani). El clima es desértico de altura, con una gran oscilación térmica entre el día y la noche, de aproximadamente unos 18¦C. Es uno de los lugares más visitados en San Pedro en la zona de la Cordillera de la Sal.
Este maravilloso fenómeno natural, es debido al encuentro del desierto de Atacama con la cordillera de los Andes, el cual es producido por suaves cambios de pendientes, conformada por conos de rodados provenientes de las quebradas cordilleranas.
El Valle de la Luna tiene lagos secos, en donde la composición de sal de éstos cubre de un manto blanquecino; escarpes de todos colores verdes, azules, rojos, amarillos sorprendiendo con las formas más diversas y a los cuales el sol hace variar sus tonos en mil formas diferentes durante el día, especialmente en las horas crepusculares que alcanza su máxima belleza.
En noches de luna llena, el valle presenta también un indescriptible aspecto, pleno de majestuosidad y silencio, fríamente hermoso e imponente.
Presenta afloramientos salinos que parecen verdaderas esculturas además de una gran variedad de cavernas.
En este lugar se puede observar un espectáculo geológico de gran belleza, en especial al amanecer y al atardecer.
Declarado santuario de la naturaleza es visitado por cientos de turistas cada año por ser uno de los lugares más conocidos de Chile.
Muchos visitantes hospedados en San Pedro optan por llegar en bicicleta a este lugar, a lo que suman la visita del Valle de la Muerte y la Cordillera de la Sal. Agencia turísticas de la zona organizan tours de unas cinco horas, algunos de los cuales incluyen trekking o sandboard en las dunas.