Dolina Gąsienicowa stanowi przedłużenie Doliny Suchej Wody i składa się ona z dwu części rozdzielonych granią Kościelca. Jej część zachodnia dociera do głównej grani Tatr, podczas gdy część wschodnia otoczona jest przez boczną odnogę z najwyższym całkowicie polskim szczytem (czyli szczytem, który nie leży na granicy ze Słowacją) - Kozim Wierchem (2291 m. n.p.m). Przez dolinę tą przebiega granica pomiędzy Tatrami Wysokimi a Zachodnimi.
Po grani otaczającej Dolinę Gąsienicową od południa biegnie najtrudniejszy tatrzański szlak - słynna "Orla Perć". Biegnie ona od przełęczy Zawrat do przełęczy Krzyżne. Na odcinku od Zawratu do Koziego Wierchu szlak ten jest obecnie jednokierunkowy (wolno wędrować od Zawratu w kierunku wschodnim). Dotrzeć do Orlej Perci można licznymi szlakami, którymi, od strony Doliny Gąsienicowej, można dotrzeć na Świnicę, przełęcz Zawrat, Kozią Przełęcz oraz Granaty. Nazwa doliny wywodzi się od rodu Gąsieniców, który w dawnych czasach był jej właścicielem. W połowie XX wieku skarb państwa wykupił te ziemie w związku z tworzeniem Tatrzańskiego Parku Narodowego. Morfologia doliny została ukształtowana przez lodowce. Znajduje się tu ponad dwadzieścia stawów i stawków, największy z nich to Czarny Staw Gąsienicowy, zlokalizowany u podstawy Kościelca. Dolina Gąsienicowa to ważny obszar ruchu turystycznego. Zlokalizowana jest niedaleko Zakopanego, i w związku z tym liczba docierających tu turystów. Na Hali Gąsienicowej umiejscowione jest duże schronisko - Murowaniec. Z Kuźnic prowadzą do niego dwa szlaki: żółty Doliną Jaworzynki i niebieski przez Boczań. Dolina była kiedyś miejscem wypasania owiec, obecnie leży w granicach ścisłego rezerwatu przyrody. Jest również miejscem intensywnie wykorzystywanym do wspinaczki (na Hali Gąsienicowej zlokalizowany jest Centralny Ośrodek Szkolenia Polskiego Związku Alpinizmu, tzw. Betlejemka).
Z Hali Gąsienicowej można dojść szlakiem żółtym na Kasprowy Wierch. Szlak ten nie jest zbyt długi, szacunkowy czas przejścia to 1,5 godziny. Znacznie bardziej wymagający jest czarny szlak na Świnicę (mniej więcej trzy godziny). Niezbyt trudnym, a jednocześnie ciekawym szlakiem jest trasa prowadząca do Doliny Pięciu Stawów przez przełęcz Krzyżne. Znaki żółte prowadzą z Murowańca przez Dolinę Pańszczycy.