La Vallée de la Mort enregistre la température de l'air la plus chaude jamais mesurée sur Terre : 56,7°C, relevée à Furnace Creek le 10 juillet 1913. Le même bassin abrite l'un des ciels nocturnes les plus sombres mesurables de la partie continentale des États-Unis.
Cette contradiction est le fait marquant du parc. Le fond de la vallée à Badwater Basin se situe à 86 mètres sous le niveau de la mer, bordé par la chaîne Panamint qui culmine à 3 368 mètres au Telescope Peak. Ces parois bloquent la lumière provenant de Las Vegas, située à 190 kilomètres à l'est, et de Ridgecrest au sud-ouest. L'International Dark-Sky Association a certifié le parc en tant que Gold Tier International Dark Sky Park en 2013 — sa classification la plus élevée, et avec 13 650 kilomètres carrés, l'une des plus grandes zones de ciel sombre protégées de la planète. Environ 91 % de cette superficie est désignée comme zone sauvage, ce qui signifie aucun éclairage fixe, aucun développement, aucune lueur.
La présence humaine ici est ancienne et continue. Les Timbisha Shoshone occupent la vallée depuis plus d'un millénaire et détiennent un trust sur leur terre natale à l'intérieur des limites du parc, établi en 2000. Les mineurs de borax ont exploité les installations de Harmony à partir de 1883, transportant le minerai avec des équipes de vingt mules. Le Congrès a désigné la zone comme monument national en 1933 ; le Desert Protection Act l'a élevé au statut de parc national en 1994, ce qui en fait le plus grand parc national en dehors de l'Alaska. Le Scotty's Castle, une villa de style néo-colonial espagnol des années 1920 située dans le Grapevine Canyon, reste fermé suite à des dégâts causés par une inondation — un rappel que ce désert est aussi sujet aux inondations qu'il est ardent.
Une excursion d'observation des étoiles à Death Valley au départ de Las Vegas existe parce que la géographie s'y prête. Les autocaristes quittent le Strip en fin d'après-midi, traversent la vallée d'Amargosa et atteignent le site d'observation alors que le soleil descend derrière les Panamints. Les guides d'une excursion d'observation du ciel nocturne à Death Valley au départ de Las Vegas installent généralement des télescopes près de Zabriskie Point, Dante's View ou les Mesquite Flat Sand Dunes, où l'horizon est dégagé et où le cœur galactique de la Voie lactée se trouve presque à la verticale à la fin de l'été.
Les astronomes utilisent l'échelle de Bortle, une mesure en neuf points de la luminosité du ciel nocturne. Une grande partie de la Vallée de la Mort est classée en classe 1 ou 2 sur l'échelle de Bortle — des conditions dans lesquelles Vénus projette une ombre visible, la lumière zodiacale s'étire le long de l'écliptique et l'œil nu peut distinguer des milliers d'étoiles. Moins d'un pour cent des Américains vivent sous des ciels aussi sombres. Les excursions d'observation des étoiles à Death Valley au départ de Las Vegas sont, concrètement, un transport vers une ressource en voie de disparition : le ciel tel qu'il apparaissait avant la lumière électrique.
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