Dolina Chochołowska w dolnej części, o długości ok. 4 km tworzy głęboki wąwóz, na którym podobnie jak w Dolinie Kościeliskiej występują przewężenia, zwane bramami. Są dwa takie przewężenia: Niżnia Brama Chochołowska i Wyżnia Brama Chochołowska. Górna część doliny rozdziela się na trzy główne ramiona: Dolinę Starorobociańską, Dolinę Chochołowską Wyżnią i Dolinę Jarząbczą. Oprócz tych głównych odgałęzień Dolina Chochołowska posiada jeszcze wiele mniejszych dolin: Mała Sucha Dolina, Wielka Sucha Dolina, Dolina Huciańska, Dudowa, Trzydniowiańska, Głębowiec, Długa, Kryta, Wielkie Koryciska, Małe Koryciska oraz wiele żlebów.

Dolina Chochołowska zbudowana jest z dwóch głównych rodzajów skał. Część południową (górną), powyżej Wyżniej Bramy Chochołowskiej budują skały krystaliczne – gnejsy i granity. Część północną (dolną) budują skały osadowe – łupki, wapienie kredowe i dolomity triasowe. Różne jest też pochodzenie geologiczne tych części doliny. W górnej części, powyżej Bramy Chochołowskiej Wyżniej dominują formy geologiczne wytworzone przez lodowiec, w części dolnej, gdzie nie sięgał lodowiec, powierzchnia modelowana była głównie przez Potok Chochołowski i zjawiska krasowe. Efektem tych zjawisk krasowych są również liczne jaskinie z największą Szczeliną Chochołowską na czele, jednak żadna z nich nie nadaje się do udostępnienia turystycznego.

Z Zakopanego dojechać można licznymi busami do Siwej Polany. Od tego miejsca Dolina Chochołowska jest zamknięta dla ruchu pojazdów zmechanizowanych. Na Siwej Polanie płatny parking. Dalej przemieszczać się można:

Czas przejścia: do Polany Chochołowskiej 2:05 h
Kolejką "Rakoń": która kursuje co pół godziny i dojeżdża do Polany Huciska
Rowerem: działa wypożyczalnia rowerów, którymi można dojechać dalej niż kolejką traktorową, bo do leśniczówki
Bryczką góralską: można dojechać jeszcze dalej – do samej Polany Chochołowskiej

Za wstęp na dolinę, podobnie jak w całych Tatrach, pobierane są kilkuzłotowe opłaty.

Szlaki turystyczne:
Roztoki (osiedle wsi Witów) – wylot Doliny Chochołowskiej przy szosie Zakopane – Chochołów
Siwa Polana – do tego miejsca dojechać można samochodem. Dalej pieszo, rowerem, dorożką konną lub kolejką traktorową. Od tego miejsca podawane są odległości i czasy przejścia:

ZIELONY – do Kir (Droga pod Reglami), 50 min
ZIELONY – przez Dolinę Chochołowską (2:05 h)
- 400 m – Siwiańskie Turnie – po prawej stronie dwie strzeliste turnie
- 50 min – Polana Huciska – do tego miejsca dojeżdża kolejka traktorowa z Siwej Polany
- 55 min – Niżnia Brama Chochołowska – ciasny wąwóz skalny. Tuż powyżej niego, po lewej stronie ścieżka do ogromnego wywierzyska – Źródła Chochołowskiego
- 1:05 h – Polana pod Jaworki – niewielka polana z malowniczymi skałami
CZARNY – Z lewej strony szlak czarny (Ścieżka nad Reglami) do Doliny Kościeliskiej przez Przysłop Kominiarski (2:10 h)
- 1:25 h – Wyżnia Brama Chochołowska – po raz drugi dolina ścieśnia się w skalny wąwóz
- 1:35 h – Na lewo odgałęziają się dwa szlaki turystyczne:
ŻÓŁTY – do schroniska PTTK na Hali Ornak przez Iwaniacką Przełęcz (2:40 h)
CZARNY – na Siwą Przełęcz przez Dolinę Starorobociańską (2:35 h)
- 1:50 h – Polana Trzydniówka – na lewo odgałęzienie:
CZERWONY – przez Trzydniowiański Wierch i Wyżnią Chochołowską Polanę na Polanę Chochołowską (4:30 h)
- 2:05 h (od wylotu doliny 6,5 km) – schronisko PTTK na Polanie Chochołowskiej. Skrzyżowanie szlaków turystycznych:
ŻÓŁTY – na Grzesia (1:35 h)ZIELONY – na Rakoń (2:35 h)
CZERWONY – na Trzydniowiański Wierch przez Wyżnią Jarząbczą Polanę (2:30h)
ŻÓŁTY – szlak Papieski do Doliny Jarząbczej przez Wyżnią Jarząbczą Polanę