El valle inquietante es ese momento en que un robot deja de parecer un robot y tiene más bien el aspecto de un humano con características anómalas. Si realizáramos una gráfica relacionando la empatía que siente un espectador humano hacia un robot, y el parecido de este con un ser humano, la empatía iría aumentando cuanto más similar fuera la apariencia y comportamiento del robot a la de los humanos. En el punto álgido de esta gráfica estaría el caso de un robot totalmente indistinguible de un humano, o incluso con rasgos que atribuímos a la perfección humana. Sin embargo, antes de llegar a ese punto la gráfica sufriría un bajón enorme. El humano estaría en presencia de un robot intentando pasar por persona sin conseguirlo del todo, sintiendo hacia él miedo, rechazo y desasosiego. En este estadio un robot se parecería más bien a un cadáver o un sujeto defectuoso, malformado o enfermo, cosas hacia las cuales la naturaleza nos ha preparado para sentir rechazo socialmente. La naturaleza, por duro que resulte, nos dice que los sujetos enfermos o malformados no son útiles a nuestra comunidad, no van a aportar comida ni defensa. Además, la enfermedad, la muerte y las deformidades no son cosas que nos convengan mucho.
El robotista Masahiro Mori estableció esta teoría en 1970, pero resulta difícil comprobar su validez, teniendo en cuenta que actualmente un robot indistinguible de un humano todavía no es posible. Podría decirse que la robótica actual se encuentra en el nivel del Valle Inquietante. Lo máximo a lo que podemos llegar por ahora es a robots que cuando aparecen en YouTube suelen provocar un torrente de comentarios tipo: "Joder, qué miedo", "Terrorífico", etc.
