무릉계곡은 두타산(1,353m)과 청옥산(1,256m), 고적대(1,354m)에서 발원한 계류가 흐르는 골짜기로 호암소에서 용추폭포까지 약 4㎞의 계곡을 말한다. 산수의 풍치가 절경을 이루어 소금강이라고도 불리며, 1977년 3월 17일 국민관광지로 지정되었다.
고려 충렬왕 때 이승휴(李承休)가 또는 조선 선조 때 삼척부사 김효원(金孝元)이 무릉계곡이라는 이름을 지었다고 한다. 신선이 사는 곳처럼 아름답다고 하여 '무릉도원'으로 불린다.
동해시의 지형은 서측으로 태백산맥의 청옥산과 두타산을 분수령으로 하고, 동측으로는 동해바다와 연접하고 있어 동저서고형의 지형을 이룬다. 지형표고는 태백산맥의 영향으로 해발 100m 이상이 약 69.0%를 차지하며, 해발 50m 이하의 지형은 21.3%를 이룬다.
무릉계곡 일대의 지질은 크게 화강암과 대석회암층으로 구분된다. 계곡의 상류부에는 주로 화강암이 분포하여 무릉반석을 포함한 기암괴석의 화강암 지형이 잘 발달되어 있다. 하류부에는 대석회암층이 분포한다.
태백산맥의 청옥산, 두타산, 고적대 등에서 발원한 무릉계곡의 소하천과 신흥천이 합류하여 준용하천인 전천을 형성하며, 전천에 의해 동해시의 시가지가 남북으로 분리된다.
두타산과 청옥산을 배경으로 형성된 무릉계곡은 1,500여 평의 무릉반석을 중심으로 두타산성, 삼화사(三和寺) 등의 유적이 있다. 삼화사는 지장사, 천은사, 영은사 등과 함께 영동 남부지방의 중심 사찰로서 선종의 종풍을 가진 유서 깊은 사찰이다. 삼화사에는 1998년 보물로 지정된 삼화사 삼층석탑과 삼화사 철조노사나불좌상이 있다. 계곡을 따라 올라가면 서쪽으로 금란정(金蘭亭)이 있다.
무릉계곡의 절경을 이루는 무릉동 일대에는 태암(胎巖)ㆍ미륵암ㆍ반학대(半鶴臺)ㆍ능암(能巖)ㆍ쌍현암(雙峴巖)ㆍ학소대(鶴巢臺) 등의 기암괴석이 있고, 계곡을 따라 계속 올라가면 용추폭포가 나타난다.
그 외에도 자연관광자원으로 관음폭포, 병풍바위선녀탕 등이 있다. 무릉계곡은 동해시를 대표하는 관광지로 연중 관광객이 끊이질 않는다.