De los pocos glaciares que quedan en las cumbres de los volcanes Iztaccíhuatl y Popocatépetl bajan los ríos que riegan el valle, caracterizado por su clima templado, lluvias moderadas y suelos fértiles.
Entre estos ríos se encuentran los afluentes del río Atoyac.
Debido a la intensiva actividad humana en la zona, el valle de Atlixco ha perdido gran parte de sus ecosistemas nativos, y en su lugar, la planicie está cubierta por cultivos, especialmente de gramíneas, cereales y flores.
La fertilidad de los suelos del valle le valió a Atlixco el nombre de "granero de América" y "Atlixco de las Flores", con que se conoció a la ciudad desde la Colonia hasta el siglo XX.
Este valle alberga a dos de las principales ciudades del estado, cabeceras se sus respectivas regiones.