Val di Fiemme (tysk: Fleimstal) er en dal i det nordlige Italien i den selvstyrende region Trentino-Alto Adige. Den ligger på den imaginære grænse mellem to bjergkæder. Fleimstal-alperne omgiver dalen mod syd, og Latemar-massivet i Dolomitterne mod nord. avisio-floden løber gennem dalen.
Val di Fiemme strækker sig over 11 kommuner: Anterivo, Capriana, Carano, Castello-Molina di Fiemme, Cavalese (996m), Daiano, Panchià, Predazzo (1014m), Tesero, Valfloriana, Varena, Ziano di Fiemme.
Områdets centrum er byen Cavalese, hvorfra et system af svævebaner fører op til 2229 m til Malga Nuova-området. Val di Fiemme er et velkendt skisportssted. Der er en række downhill-skiområder og et netværk af langrendsløjper. I 1991 og 2003 blev der afholdt verdensmesterskaber i nordisk skiløb her. Der afholdes også regelmæssigt World Cup-løb i langrend her. Siden 2007 har Val di Fiemme været stedet for de to sidste etaper i Tour de Ski-serien. Tour de Ski kulminerer her med det røde Olympia III-løb i skiområdet Alpe Cermis (2000 m, Malga Nuova 2229 m). Langrendsløbere tilbagelægger en højdeforskel på 420 m ved 3650 m (dvs. tretten procent hældning), "Deer Hide" er en særlig vanskelig test, hvor hældningen på 50 m når op på 28°, og målet ligger i 1280 m højde.
Val di Fiemme og Val di Fassa er også hjemsted for det berømte Marcialonga-langdistanceløb - en 70 km lang løber fra Moenydo Canazei, vender tilbage til Moena og fortsætter via Predazzo til Molina, hvorfra det vender tilbage til målet i Cavalese. Tre til fire tusinde amatørskiløbere deltager i løbet hvert år.
Oven for Predazzo er der et skiområde, hvor man kan stå på ski fra toppen af Monte Angelo (2357 m).
