Niezwykle urokliwy park zlokalizowany w centrum Torunia, między ulicami: Bulwar Filadelfijski, Al. 500-lecia, Chopina, plac Rapackiego; od południa ograniczony fortyfikacjami XIX-wiecznymi (Grodza V). Stanowi południowy fragment zespołu parkowego wokół Al. Jana Pawła II (Planty), okalającego od zachodu Średniowieczny Zespół Miejski. Cały ten zespół parkowy, usytuowany na miejscu dawnych barokowych fortyfikacji bastionowych z XVII w., został rozbudowany i uporządkowany na pocz. lat 70. XX w. i zajmuje obecnie powierzchnię około 17 ha. Dolina Marzeń znajduje się w miejscu dawnego, barokowego Bastionu Starotoruńskiego.

W centralnej części Doliny znajduje się dużych rozmiarów kulisty zegar słoneczny, ustawiony z okazji Roku Kopernikowskiego (1973). Kula o średnicy 3,5 m wyłożona jest kostką granitowo-bazaltową, a na jej obwodzie, od strony płd.-wsch. do płd.-zach. znajduje się 13 wklęsłych tablic z brązu z numeracją godzin od 6 do 18.

Jednak centralnym miejscem parku jest przepływająca w malowniczej scenerii uregulowana Struga Toruńska ze znajdującym się na niej niewielkim zbiornikiem wodnym. Jest to jedna z dwóch ujściowych odnóg Strugi, która dalej przez Grodzę V (na płd. skraju Doliny Marzeń) uchodzi do Wisły. Grodza V to z kolei jedna z sześciu gródz - tam zamykających w razie potrzeby dawne fosy XIX-wiecznych obronnych umocnień Twierdzy Toruńskiej.