Das fast 700 Kilometer lange Nirgal Vallis durchschneidet mit seinen Nebentälern alte vulkanische Ebenen, erkaltete Lavaströme und äolische Ablagerungen. Seine Ost-West-Orientierung folgt einem regionalen Trend tektonischer Strukturen, der auch im nahen Canyonsystem Valles Marineris beobachtet werden kann. Der flache Talboden von Nirgal Vallis ist weitgehend mit transversalen Rippeln (zu erkennen an kleinen, parallelen Linien) bedeckt, die eine vorherrschende Windrichtung entlang des Talverlaufs anzeigen.

Die hier präsentierten Aufnahmen umfassen den ungefähr 200 Meter tiefen und bis zu 2 Kilometer breiten Oberlauf von Nirgal Vallis. Das Tal mündet 400 Kilometer weiter östlich in das wesentlich größere Uzboi Valles, das vermutlich zeitweise einen See beherbergte. Wissenschaftler haben berechnet, dass der Fluss, der einst durch Nirgal Vallis floss, bis zu 4800 Kubikmeter Wasser pro Sekunde in das Uzboi Vallis entwässerte: Das ist mehr als doppelt so viel Wasser, als durch den Rhein bis in die Nordsee strömt.