山谷的作用包括：
集水：山谷能夠匯集雨水，等高線圖中的山谷線也被稱為集水線。
調節氣候：山谷能夠調節氣溫的年較差和日較差，穩定大氣成分如氧氣和二氧化碳，緩解溫室效應和全球氣候變暖。特別是在熱帶雨林地區，植被能夠增加降水量。
淨化空氣：山谷能夠吸菸除塵，減少污染，美化環境。
涵養水源：山谷能夠截留降水和地表徑流，增加下滲，調節地表徑流的季節變化，降低旱澇災害發生的頻率。
保持水土：山谷能夠截留降水，減少雨水對坡面的直接沖刷，降低地表徑流量和流速，減輕地表徑流對地表的侵蝕，固定表土，防止土壤鬆散，增強土壤抗侵蝕能力，減少水土流失和地質災害。
防風固沙：山谷能夠降低風速，阻擋風沙移動，減少沙塵暴等自然災害，延緩荒漠化進程。
為其他野生生物提供生長棲息地：山谷保護生物多樣性。
保護農田：通過保持水土和減少自然災害，山谷有利於農產品的高產穩產。
為人類生產生活提供木材和其他林產品：山谷中的植被可以為人類提供資源。
擋風乘涼：山谷能夠提供遮蔽，減少風力和太陽輻射的影響。
調節山谷風：在晴朗的白天，山谷風能夠把溫暖的空氣向山上輸送，使山上氣溫升高，增加空氣濕度，有利於植物和農作物的生長。夜晚，山谷風能夠降低溫度，對植物體營養物質的積累和塊根、塊莖植物的生長膨大有好處。山谷風還可以把清新的空氣輸送到城區和工廠區，有利於改善和保護環境。