El topónimo Humahuaca es una corrupción del nombre de una etnia de pobladores originarios que habitaron la quebrada en la época en que arribaron los conquistadores españoles, los omaguacas. Sin embargo existen otras versiones, entre ellas, la del Dr. Horacio Carrillo que asevera que el nombre se refiere a un lugar donde había enterratorio de cabezas. Hay también una leyenda que menciona una cabeza que llora con la onomatopeya "Humahuacac".

La quebrada está recorrida por el río Grande, subafluente del río Paraguay. Pertenece a la subregión de la Cordillera Oriental, y se encuentra limitada por dos cordones: el occidental y el oriental.

Presenta un marcado rumbo norte-sur, siendo cada vez mayor la altura hacia el norte. Por esto se la considera una vía de acceso natural hacia el Altiplano, función con la que fue utilizada desde tiempos precolombinos.