Das Karwendeltal ist neben dem Hinterautal eines der längsten Täler des Karwendel und verläuft in leichtem Bogen von West nach Ost zwischen der Nördlichen Karwendelkette im Norden und der Hinterautal-Vomper-Kette im Süden.
Das Tal wird vom Karwendelbach durchflossen, der am westlichen Talende in die Isar mündet. An den östlichen Talabschluss mit der Angeralm (1310 m ü. A.) schließt der Hochalmsattel (1803 m ü. A.) mit dem Übergang zum Kleinen Ahornboden bzw. zum Johannestal an.