El valle de la Valcueva se extiende de este a oeste desde la collada de Aviados al cruce de carreteras de Robles (cruce de la carretera L-311 o León-Collanzo con la C-626 o Cervera-La Magdalena), y está surcado en su parte mas profunda por un arroyo conocido como "la presa" por los habitantes del valle. Los tres pueblos que asientan en el valle han estado históricamente muy vinculados entre sí, y hasta 1906, año en que Robles de la Valcueva se dota de parroquia propia, compartieron parroquia y cementerio: la parroquia de San Martín de Palazuelo y el cementerio anejo a dicha iglesia que con el tiempo se desplazó hasta el camino de Roberasa en las proximidades de la iglesia. La iglesia de San Martín situada en Palazuelo de la Valcueva fue en otros tiempos conocida como iglesia de La Valcueva.
La solución que la mayoría de la gente aporta al topónimo Valcueva es la de "vallis cova o valle de la cueva", y a esa tesis se suma don Maximiliano González Flórez en su libro La ribera del Torío (ver pag 86 y 127). Sin embargo esa solución tiene el inconveniente de que falla el referente, pues en todo el valle no hay una cueva digna de tal nombre, a no ser la conocida como cueva de San Pelayo que está situada en la base de Peña Cantable, en el término de La Valcueva, y a la que se puede acceder desde el camino de La Arbea. En la foto adjunta podemos ver al autor de este texto junto a la cueva de San Pelayo, apreciándose el tamaño de la misma por proporción con el de una persona. Aunque el nombre de San Pelayo (santo que gozó de gran devoción en la edad media, nacido en Tuy y que siendo niño fue martirizado en Cordoba en la época del califato) pudiera sugerir antigüedad a la cueva, y hay quien cree que en ella pudo haber una ermita dedicada al santo en tiempos remotos, dicha cueva no es una cueva importante que pudiera haber dado denominación a todo el valle, no es habitable, y por su pequeña entidad es desconocida por la mayoría de los habitantes del valle.Nosotros creemos más verosímil la solución que aporta Pascual Riesco Chueca quien sostiene que el calificativo cueva provine de cŏvus ‘hueco, cóncavo’ en latín vulgar; así pues, Valcueva es ‘valle encajado, hondo’. Es forma toponímica común, sinónima y pariente de los nombres de lugar Valcavado.
