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La ville de Valence et sa région occupent une position clef, au centre de la vallée du Rhône.
L'autoroute du soleil (A7) la relie à Lyon (100 km au nord), à Avignon (120 km au sud), puis à Marseille (220 km au sud). L'autoroute A49 la relie à Grenoble (100 km au nord-est).
À Valence, l'autoroute A7 longe le Rhône et traverse donc la ville en la coupant du fleuve. Un projet d'enfouissement de l'autoroute était à l'étude sous la municipalité Labaune mais fut abandonné au profit d'une couverture partielle de l'autoroute aménagée en promenade à hauteur du parc Jouvet.
La région valentinoise est également desservie par deux gares ferroviaires, la gare de Valence-Ville, puis celle de Valence TGV.
Un service de bus appelé Citéa (Transports du Grand Valentinois), géré par Valence Romans Déplacements et contrôlé par la communauté d'agglomération Valence Romans Agglo, dessert la ville de Valence et sa région.
D'une longueur de 28,5 km, le périphérique valentinois forme une demi boucle au sein de l'agglomération et relie l'A7 (Lyon-Marseille) à l'A49 (Grenoble) via Valence. Il dessert les quartiers suburbains de la ville et les communes de l'Est valentinois, et relie les péages de Valence Nord et Valence Sud.
Valence est doté d’un aéroport, Valence-Chabeuil, dont les installations ont subi, début 2010, une sérieuse rénovation et remise aux normes par le Conseil Général de la Drôme. L’aéroport de Valence-Chabeuil répond parfaitement, de par ses équipements, aux besoins du trafic actuel et à venir (commercial, privé, militaire et sécurité civile).