Jedna z walnych dolin Tatrzańskich, druga co do wielkości, pow. 34 km2 dł. 9 km, o grzbiet główny oparta na odcinku między Ciemniakiem a Raczkową Przełęczą. Najwyższym szczytem w obrębie doliny jest Błyszcz (2159 m).

Podobnie jak dol. Chochołowska, dzieli się na dwie części o odmiennej genezie i krajobrazie. Górna część zbudowana jest ze skał krystalicznych, ma pochodzenie polodowcowe, posiada łącznie 7 kotłów polodowcowych w różnych odgałęzieniach i typowy dla takich dolin przekrój poprzeczny w kształcie litery „U”, z szerokim i płaskim dnem, zwłaszcza w okolicy schroniska. Zasięg lodowca kościeliskiego kończył się w rejonie polany Smytniej. Dolna część doliny, od polany Smytniej do Kir, zbudowana jest ze skał osadowych (gł. wapieni i dolomitów) i ukształtowana została przez erozję rzeczną. Posiada typowy dla takich dolin przekrój poprzeczny „V” z wąskim dnem i stromymi ścianami, a także liczne rozszerzenia i przewężenia w postaci malowniczych bram skalnych. Wynika to z różnej odporności skał na erozję – tam gdzie budulec doliny był słaby, woda wypłukiwała skały i ziemię tworząc rozlewiska, a tam, gdzie dolina zbudowana była z odpornych na erozję skał, woda wydrążyła tylko wąskie koryto, tworząc bramy skalne. Dzięki takiemu zróżnicowaniu budulca dolnej części doliny, obecny jej krajobraz jest tak piękny i zróżnicowany. Z tej samej przyczyny w obrębie doliny powstały setki jaskiń, część z nich jest udostępniona dla turystów [jaskinie Doliny Kościeliskiej].

Na pierwszym planie część polodowcowa - dolina Pyszniańska i rejon hali Ornak. Na dalszym planie początek dolnej, krasowej części Doliny Kościeliskiej - Brama Raptawicka.

Brama Kraszewskiego w Dol. Kościeliskiej. Typowy dla górskich dolin rzecznych przekrój poprzeczny V-kształtny.

Charakterystyczny krajobraz Doliny Kościeliskiej - "rozlewisko" Polany Pisanej, zaraz za nią przewężenie Bramy Kraszewskiego.

formy krasowe: 1 - dolina, 2 - otwór jaskini (na czarno zaznaczone są korytarze, poziomą kreską korytarze wypełnione wodą, pionową - wypełnione osadami), 3 - lejki krasowe (niewiele jest ich w Tatrach, największe skupisko na zboczach Krzesanicy i w Dol. Litworowej, 4 - otwarty lejek krasowy, 5 - studnia krasowa, 6 - ślepa dolina z ponorem (podobnie jak z lejkami krasowymi, nieliczne ślepe doliny znajdują się w Masywie Czerwonych Wierchów np. Dol. Mułowa, fragmenty Dol. Litworowej i Świstówki), 7 - wywierzysko (najsłynniejsze i największe w Polsce to Lodowe Źródło w Dol. Kościeliskiej - odwadnia jaskinie, wspomniane lejki i ślepe doliny w masywie Czerwonych Wierchów).