Ферга́нская доли́на (узб. Farg'ona vodiysi, кирг. Баргана өрөөнү, тадж. Водии Фарғона) — межгорная впадина в горах Средней Азии. Площадь около 22 тыс. км², а вместе с окружающими горами до 80 тыс. км². В плане напоминает эллипс длиной около 300 км и шириной до 170 км.
В 1980-х годах советскими археологами в пещере Сель-Унгур были найдены антропологические материалы (зубы и плечевая кость человека), интерпретированные как принадлежащие человеку одной из архаичных эректоидных форм. Предложенная тогда же достаточно спорная датировка комплекса возрастом более 1 млн лет назад в свете последних данных не подтверждается[1].
Ферганская долина почти замкнута горными хребтами: на северо-западе — Кураминским и Чаткальским, на северо-востоке — Ферганским, на юге — Туркестанским и Алайским. Только на западе имеется узкий проход, занятый ныне Кайраккумским водохранилищем, ведущий в пределы Голодной степи. Высоты окружающих хребтов достигают почти 6 тыс. м (в истоках реки Сох). Поверхность Ферганской долины в основном равнинная, бо́льшая её часть представляет собой древнюю террасу Сырдарьи и обширные конусы выноса рек, стекающих с Алайского хребта. Лишь на юго-востоке поднимаются известняковые останцы (Гуль-Майрам, Сулайман-Тоо и другие). Высота Ферганской долины колеблется от 300—400 м на западе до 900—1000 м на востоке. Для краевых частей характерны адыры, сложенные конгломератами, перекрытые лёссами. В центральных и западных частях долины встречаются пески с солончаками (Язъяванская степь). По окраинам Ферганской долины и в окаймляющих её горах имеются месторождения нефти, газа, угля, железных, медных, полиметаллических руд, ртути, сурьмы, серы, известняка, строительных песков, каменной соли. Сложная геолого-тектоническая обстановка и активность тектонических процессов обусловливает высокую сейсмичность Ферганской долины.
Крупнейшей рекой является Сырдарья, образующаяся слиянием Нарына и Карадарьи на территории Ферганской долины. Обширные снеговые поля и многочисленные горные ледники (особенно в Алайском хребте) дают начало большинству рек, орошающих долину (Исфара, Сох). Для орошения земель Ферганской долины создана разветвлённая сеть каналов, берущих воды Сырдарьи и её притоков.
На юге долины, в отрогах Туркестанского хребта, располагается местонахождение окаменелостей Мадыген, в котором обнаружено более 15 тысяч ископаемых растений (гинкговые, саговники, папоротники, неокаламиты) и животных (насекомые, ракообразные, рыбы, амфибии) триасового периода[2]. Наиболее многочисленны окаменелости насекомых, в числе которых крупные Gigatitan из вымершего отряда титаноптер с размахом крыльев более 20 см[2]. Здесь же найдены необычные мелкие рептилии лонгисквамы с длинными чешуйками и шаровиптериксы, планировавшие при помощи натянутой между лап перепонки[2].