Dolina Chochołowska – najdłuższa i największa dolina w polskich Tatrach, znajdująca się na zachodnim skraju polskich Tatr Zachodnich. Zajmuje obszar ponad 35 km kwadratowych i ma długość ok. 10 km. Jest doliną walną. 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 kilka mniejszych: Dolin a Huciańska, Dudowa, Iwaniacka, Trzydniowiańska, Długa, Kryta, Głębowiec, Bobrowiecki Żleb, Dolinczański Żleb, Wielkie Koryciska, Małe Koryciska, Mała Sucha Dolina, Wielka Sucha Dolina. 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.