Valls est située dans l’arrière-pays de la province de Tarragone, à environ 20 km au nord-ouest de Tarragone et à 90 km de Barcelone. Elle se trouve dans la comarque de l’Alt Camp, une région de collines douces, de champs d’amandiers, d’oliviers et de vignobles, entre la Méditerranée et les contreforts montagneux de la Serra de Miramar.
La ville bénéficie d’une situation stratégique entre les axes de communication majeurs qui relient la côte à l’intérieur du pays. Le fleuve Francolí traverse les alentours, et la nature environnante invite à la promenade et aux activités de plein air.
Le climat est méditerranéen avec une légère influence continentale : étés chauds et secs, hivers doux et peu pluvieux. Le printemps et l’automne sont les meilleures périodes pour visiter, notamment pour profiter des festivals, marchés en plein air et excursions dans les zones rurales voisines.