Val di Fiemme (deutsch: Fleimstal) ist ein Tal in Norditalien in der autonomen Region Trentino-Südtirol. Es liegt an der imaginären Grenze zweier Gebirgszüge. Die Fleimstaler Alpen umgeben das Tal im Süden und das Latemar-Massiv in den Dolomiten im Norden. der Fluss Avisio fließt durch das Tal.
Das Val di Fiemme erstreckt sich über 11 Gemeinden: Anterivo, Capriana, Carano, Castello-Molina di Fiemme, Cavalese (996m), Daiano, Panchià, Predazzo (1014m), Tesero, Valfloriana, Varena, Ziano di Fiemme.
Das Zentrum des Gebiets ist der Ort Cavalese, von dem aus ein Seilbahnsystem auf 2229 m zur Malga Nuova führt. Das Val di Fiemme ist ein bekanntes Skigebiet. Es gibt mehrere Abfahrtsskigebiete und ein Netz von Langlaufloipen. In den Jahren 1991 und 2003 wurden hier die Nordischen Skiweltmeisterschaften ausgetragen. Außerdem werden hier regelmäßig Weltcup-Rennen im Skilanglauf ausgetragen. Seit 2007 ist das Fleimstal Austragungsort der beiden letzten Etappen der Tour de Ski. Die Tour de Ski findet hier ihren Höhepunkt mit der roten Olympia III-Piste im Skigebiet Alpe Cermis (2000 m, Malga Nuova 2229 m). Die Langläufer überwinden einen Höhenunterschied von 420 m auf 3650 m (d.h. dreizehn Prozent Steigung), eine besonders schwierige Prüfung ist das "Deer Hide", wo die Steigung auf der 50 m langen Strecke 28° beträgt, das Ziel liegt auf 1280 m Höhe.
Das Fleimstal und das Fassatal sind auch Schauplatz des berühmten Langlaufrennens Marcialonga - eine 70 km lange Strecke führt von Moenydo die 70 km lange Strecke führt von Moenydo Canazei zurück nach Moena und weiter über Predazzo nach Molina, von wo aus sie zum Ziel in Cavalese zurückkehrt. Jedes Jahr nehmen drei- bis viertausend Amateur-Skiläufer an diesem Rennen teil.
Oberhalb von Predazzo gibt es ein Skigebiet, in dem man vom Gipfel des Monte Angelo (2357 m) abfahren kann.
