Le territoire de l’Observatoire se développe dans l’Est du département des Bouches-du-Rhône, entre Aix-en-Provence et Marseille. Il concerne 17 communes, couvrant une superficie de 335 km² et rassemblant un peu plus de 100 000 habitants. Il correspond principalement au bassin versant de l’Arc, qui se jette dans l’Etang de Berre, et secondairement à la haute vallée de l’Huveaune. Il est encadré au Nord par le massif de la Sainte-Victoire et au Sud par la chaîne de l’Etoile et la montagne du Régagnas.
Durant plus d’un siècle, l’unité de cet espace s’est forgée autour de l’exploitation du lignite, donnant corps au "Bassin minier de Provence". Localisé dans l’orbite de l’aire métropolitaine d’Aix-Marseille, ce territoire est aujourd’hui confronté : à la gestion de l’héritage minier et à la reconversion économique (fermeture du dernier puits en 2003), aux dynamiques d’une urbanisation qui progresse d’Ouest en Est, au maintien de l’agriculture (rôle important de la vigne), et à la préservation d’un environnement naturel de grande qualité.