Gudbrandsdalen genomflyts av floden Gudbrandsdalslågen (Lågen), som utgår från Lesjaskogsvatnet på Dovrefjells sydvästsida och mynnar i sjön Mjøsa i söder. Väster om Gudbrandsdalen höjer sig Jotunheimen och i öster Rondane. Gudbrandsdalen är en gammal handelsled. Järnvägen Oslo–Trondheim följer dalen i nästan hela dess längd. Den viktigaste tätorten