La Val di Chiana è la più vasta  delle valli appenniniche ( 800 Kmq.). In epoca quaternaria la valle era percorsa dall'Arno, e quindi dopo l'inversione di questo fiume verso il nord, dal Chiani (Clanis), tributario del Tevere. La scarsa pendenza della valle ed il concomitante processo di sedimentazione favorì il riflusso anche di questo fiume che andò a gettarsi nell'Arno provocandone l'impaludamento. La bonifica della valle, iniziata dagli Etruschi subì un'interruzione nel VI sec. d.c. con la caduta dell'impero Romano d'occidente. Le invasioni dei barbari che devastarono l'Italia costrinsero i suoi  abitanti, per sfuggire ai massacri, a ritirarsi nelle colline  spopolando in tal modo le campagne. La   valle non  più coltivata  ben presto fu invasa dalle acque; nel XVI sec. il problema fu risolto con lo scavo del Canale Maestro, in seguito prolungato fino al lago di Montepulciano, portando quindi le acque a defluire verso il Tevere. Nel 1780 fu costruito un argine trasversale al solco vallivo, creando così uno spartiacque artificiale tra il bacino del Tevere e dell'Arno che segnò anche il confine tra lo Stato Pontificio ed il Granducato di Toscana.
Le bonifiche più importanti ebbero luogo sotto la direzione dell'aretino Vittorio Fossombroni, nominato Sovrintendente alle colmate, al tempo del Granducato di Pietro Leopoldo I. Il fiume Chiana quest'antico affluente del Tevere, ed ora dell'Arno, fu incanalato nel 1816 dal Granduca Ferdinando III nella parte superiore, cioè a nord del lago di Montepulciano. Altri lavori di risanamento furono pure continuati dal Granduca Leopoldo II.
A fine lavori fu ridata alla valle l'antica fertilità con costruzione di nuovi agglomerati e case coloniche di originale  architettura.

La testimonianza degli storici, i ritrovamenti archeologici e le tradizioni culturali ancora forti testimoniano la Val di Chiana come terra di antica civiltà. Annibale, nella sua marcia verso Roma e prima della sconfitta che subì da parte dell'esercito romano presso il lago Trasimeno, certamente si approvvigionò in questa terra per rifornirsi del grano di cui la zona era certamente ricchissima. .Dopo il passaggio di Annibale, altri momenti storici si susseguirono in VaI di Chiana durante il processo che portò alla costituzione del Regno d'Italia: la battaglia di Pieve al Toppo(1288) nella quale gli Aretini inflissero una dura sconfitta ai Senesi, in quel tempo alleati ai guelfi fiorentini, e la battaglia detta di Scannagallo (1554) per il gran numero di mercenari francesi uccisi, combattuta nei pressi di Foiano, che determinò l'assoggettamento della Repubblica di Siena a Cosimo de' Medici, primo Granduca di Toscana.
Questa valle ha dato i natali a molti ingegni dell' arte tra i quali primeggiano Luca Signorelli, Pietro da Cortona, Andrea Sansovino. I

La VaI di Chiana fu il granaio d'Etruria ed é oggi famosa per l' allevamento di una pregiatissima razza bovina da carne, detta appunto chianina, direttamente derivata dal "bos primigenius" della preistoria. La  vocazione agricola caratterizza l'economia della valle, dove prosperano le attività connesse alle produzioni di cereali, di barbabietola da zucchero, di mais,di olio pregiato e di un vino tipico: il Bianco Vergine.
L'Autostrada dei Sole e la direttissima ferroviaria Roma-Milano tagliano longitudinalmente la valle mentre una fitta rete di ottime strade provinciali consente di percorrerla in ogni senso e di scoprirne le più riposte bellezze.
Attualmente è suddivisa principalmente tra Comuni in provincia di Siena, di Arezzo.
Provincia di Siena: Cetona, Chianciano Terme, Chiusi, Montepulciano, San Casciano dei Bagni , Sarteano, Sinalunga, Torrita di Siena, Trequanda.
Provincia di Arezzo: Cortona, Castiglion Fiorentino, Civitella in Valdichiana, Foiano della Chiana, Lucignano, Marciano, Monte San Savino, Arezzo .
Alcune propaggini interessano anche i Comuni umbri di Castiglion del Lago, Città della Pieve, Tuoro e Fabro.

E' racchiusa tra le colline umbre e i monti cortonesi a Est ed il  sistema collinare ad Ovest che la separa dalla Val d' Orcia e dalla Val d' Asso. La massima elevazione  è   il Monte Cetona m 1148 seguito dal sant' Egidio m 1056.E' solcata da torrente Chiani che scende rapidamente al Paglia a quota 111 m s.l.m. e dal torrente Astrone . La valle comprende i laghi di Chiusi e di Montepulciano  e raggiunge la massima estensione latitudinale tra la Val d' Esse e Sinalunga , prosegue in territorio aretino tra Monte san Savino e Castiglion Fiorentino dove vi confluisce la valle di Chiana e termina nella goletta di Chiani.