Park został zlokalizowany w miejscu barokowego bastionu Starotoruńskiego, pomiędzy Bulwarem Filadelfijskim, Aleją 500-lecia, ulicą Chopina i placem Rapackiego. Od strony Wisły ograniczają go XIX-wieczne fortyfikacje. Należy do całego zespołu parkowego otaczającego Stare Miasto, rozciągającego się poza pasem murów miejskich i zajmującego ok. 17 ha powierzchni. W Dolinie Marzeń ustawiony został z okazji Roku Kopernikańskiego w 1973 r. duży zegar słoneczny w kształcie kuli ziemskiej, lub astrolabium. Przez park przepływa Struga Toruńska zasilająca niewielkie oczko wodne.