Comprèn els materials eocènics corresponents als municipis de la Pobla de Lillet i Guardiola de Berguedà entre la primera costa estructural del sector prepirinenc adossat als Pirineus hercinians i l’escarpament tectònic que clou pel N el sinclinori dels Prepirineus. Aigües avall de la Pobla de Lillet, única vila de la vall, s’inicien les terrasses del Llobregat, amb argiles i margues d’on parteixen els glacis d’erosió que davallen de les costes calcàries. La vall del Bastareny o de Bagà, coneguda històricament com a vall de Brocà, de característiques morfològiques similars, també ha estat inclosa en la vall de Lillet. Formà part de les baronies de Pinós i Mataplana.