伊那市・駒ヶ根市・飯田市・そして上伊那郡（かみいなぐん）と下伊那郡（しもいなぐん）の町村から構成されている。
　伊那谷の北半分を占める上伊那地域は２市を含めて１０市町村（伊那市・駒ヶ根市・高遠町・辰野町・箕輪町・飯島町・南箕輪村・中川村・長谷村・宮田村）、南半分を占める下伊那地域は１市を含めて１８市町村（飯田市・松川町・高森町・阿南町・清内路村・阿智村・浪合村・平谷村・根羽村・下条村・売木村・天龍村・泰阜村・喬木村・豊丘村・大鹿村・上村・南信濃村）からなっている。

　八ケ岳の水を受けた諏訪湖から発した天竜川は日本で９番目の長さ（２１３キロ）を持ち、この伊那谷を北から南へゆっくりと雄大に流れている。
　それぞれの市町村においても山からの清流が大きな川を造り、天竜川へと注いでいる。しかし昭和３６年には梅雨前線・台風の影響で伊那谷に記録的豪雨が降り、天竜川や支流において洪水・崖崩れなどが発生し、１００人近い人名を失う大災害（三六災害）が引き起こされたりもしたのである。

　又、この伊那谷は中央アルプス（木曽山脈）・南アルプス（赤石山脈）・伊那山脈等に挟まれ、南北に中央構造線も通っており、大鹿村などではその露頭も見られる。断層の上になりたっている谷でもある。
　麓では水田・果樹園などの光景が見られ、風光明媚な土地柄でもある。
　これらの山や麓に向けて多くの人々がそれら登山・自然散策の発着基地として伊那谷を利用している。