Patrí k väčším tatranským dolinám s dĺžkou od uzáveru k ústiu na Starolesnianskej poľane 5,5 km. Pod uzáverom jej jej najväčšou šírkou 2 km a plocha predstavuje 9,8 km štvorcových. Od J ju ohraničuje masív Slavkovského štítu a jeho rázsocha, v uzávere potom hlavný hrebeň od Východnej Vysokej po Širokú vežu a od S Prostredný hrebeň. Dolina má niekoľko prahov, výrazné sú tri a je v nej 22 plies. V hornej časti doliny je Zbojnícka chata (1960 m. n. m.), ktorá v roku 1998 vyhorela a po dvoch rokoch znovuvybudovaná začala prevádzku.
Dolina je turisticky sprístupnená od roku 1863, jej prvými návštevníkmi boli zrejme pastieri a pytliaci. Turistický význam doliny tkvie vo vysokohorských priechodoch Priečne sedlo (2352 m. n. m.) z Malej Studenej doliny a Prielom (2288 m. n. m.) do Litvorovej doliny.
S Malou Studenou dolinou sa jej ústie stretá na Starolesnianskej poľane a odtiaľ už nesie názov Studená dolina.
Po prvý raz ju spomína Juraj Buchholtz st. v roku 1719 ako Kaalbächer Grund. Názov však treba odvodiť od hlavného toku doliny, ktorým je Veľký Studený potok.
|