Thung lũng sông Loire (tiếng Pháp: Val de Loire) là phần lưu vực của sông Loire thuộc hai vùng Centre và Pays de la Loire, bao gồm 4 tỉnh Loiret, Loir-et-Cher, Indre-et-Loire và Maine-et-Loire của Pháp. Tại vùng Thung lũng này, sông Loire còn có các sông nhánh là Cher, Indre và Vienne. Tại Thung lũng sông Loire có rất nhiều thành phố, thị trấn lịch sử với nhiều công trình kiến trúc có giá trị như Montsoreau, Orléans, Blois, Amboise, Tours, Saumur và Angers. Bên cạnh đó Thung lũng này còn nổi tiếng thế giới nhờ các vùng trồng nho, làm rượu vang và đặc biệt là hệ thống các lâu đài của Thung lũng sông Loire, trong đó phải kể tới các lâu đài Amboise, Chambord hay Chenonceau.Năm 2000 phần Thung lũng sông Loire từ Sully-sur-Loire (thuộc tỉnh Loiret) đến Chalonnes-sur-Loire (thuộc tỉnh Maine-et-Loire) đã được UNESCO công nhận là Di sản thế giới nhờ giá trị văn hóa độc đáo, đặc biệt là giá trị lịch sử và kiến trúc.