Thung lũng Trung tâm được giới hạn bằng các dãy núi Cascade, Sierra Nevada, và Tehachapi ở phía đông, và dãy núi Bờ biển cùng vịnh San Francisco ở phía tây. Vùng đáy rộng lớn của thung lũng là các khu vực nông nghiệp rộng lớn với nhiều trung tâm dân cư nằm rải rác. Các quận thường đợc xem là có liên hệ với thung lũng:[2]

• Thung lũng Bắc Sacramento (Shasta, Tehama, Glenn, Butte, Colusa)
• Metro Sacramento (Sacramento, El Dorado, Sutter, Yuba, Yolo, Placer)
• Bắc San Joaquin (San Joaquin, Stanislaus, Merced)
• Nam San Joaquin (Madera, Fresno, Kings, Tulare, Kern)

Ngày nay có khoảng 6,5 triệu người sinh sống tại Thung lũng Trung tâm, và đây là khu vực phát triển nhanh nhất tại California.[cần dẫn nguồn] Có 12 vùng thống kê đô thị (MSA) và 1 vùng thống kê tiểu đô thị (μSA) tại Thung lũng Trung tâm. Thành phố lớn nhất tại Thung lũng Trung tâm là Fresno, theo sau là thủ phủ Sacramento của California.