Lembah Cagayan ialah sebuah daerah di Filipina. Daerah ini mempunyai jumlah penduduk seramai 3,451,410. Ibu kotanya ialah Tuguegarao.
Ia terdiri daripada lima wilayah: Batanes, Cagayan, Isabela, Nueva Vizcaya, dan Quirino. Rantau ini mempunyai empat bandar: Cauayan, Ilagan, Santiago, dan Tuguegarao.Kebanyakan rantau ini terletak di lembah besar di timur laut Luzon, antara Cordilleras dan gunung Sierra Madre. Sungai Cagayan yang terkenal, yang paling lama dan terpanjang di kedua negara, mengalir melalui pusatnya dan mengalir dari sumbernya di Pergunungan Caraballo di selatan ke Selat Luzon di utara, di bandar Aparri, Cagayan. Rantau ini merangkumi pulau-pulau terpencil Babuyan dan Batanes di utara.Lembah Cagayan adalah wilayah kedua terbesar di Filipina dari segi kawasan tanah, kedua hanya untuk MIMAROPA.[2]