W tytułowej Dolinie Bogów krzyżują się trzy wątki narracyjne, które prowokują widza do własnych interpretacji. Pierwszy to archaiczna legenda Indian Navajo o bogach zamkniętych w skałach doliny Valley of the Gods pełna bogatej symboliki i archetypów. Drugi to historia najbogatszego człowieka globu, tajemniczego Wesa Taurosa (John Malkovich), który dotknięty osobistą tragedią, ukrywa się przed światem. Trzeci wątek jest historią narratora, Johna Ecasa (Josh Hartnett), pisarza, który zmaga się z traumatycznym rozstaniem z żoną i twórczym kryzysem. W tym czasie firma Taurosa eksploatująca rudę uranu przejmuje Dolinę Bogów, gdzie planuje drążyć tunele w świętej ziemi. Spokój przodków Navajo zostaje zburzony a skały rodzą mściciela. Widz pozostaje z pytaniami: Jak daleko można posunąć się dla miłości? Jakie tajemnice skrywa mityczna ziemia Navajo?
W świecie bez uczuć i emocji nastoletni Jonas zostaje wybrany na Odbiorcę Wspomnień, który strzeże pamięci o przeszłości. Pod wpływem mentora zaczyna dostrzegać wady opresyjnego systemu.
Młody, ale doświadczony wspinacz Aron Ralston spędza weekend, wędrując po Kanionie Blue John. Kiedy osuwający się głaz przygniata mu rękę, mężczyzna zostaje zmuszony do desperackiej walki o przetrwanie.
Nastolatek z małego amerykańskiego miasteczka jedzie na zlot fanów fantastyki, gdzie przeżywający kryzys twórczy znany pisarz kradnie mu pomysł na powieść, która staje się bestsellerem.