Dolina ma długość około 4,5 km i powierzchnię około 6 km2. Z Doliną Kościeliską łączy się nieco powyżej Wyżniej Kiry Miętusiej na wysokości 947 m n.p.m. Ograniczają ją trzy granie: północno-zachodnia grań Ciemniaka, główna grań Tatr na odcinku od Ciemniaka do Małołączniaka oraz północno-zachodnia grań Małołączniaka biegnąca poprzez Czerwony Gronik do Kończystej Turni. Dolina ma kilka bocznych odgałęzień. W orograficznie prawych zboczach są to Gronikowski Żleb, Wodniściak i Kobylarzowy Żleb, zaś w orograficznie lewych zboczach Mała Świstówka, Wołowy Żleb, Szeroki Żleb i Krowi Żleb.
Nazwa doliny pochodzi od nazwiska Tomasza Miętusa, osadźcy wsi Ciche: w 1595 roku król Zygmunt III Waza nadał mu tutejsze pastwiska. Znaczną część doliny obejmowały tereny Hali Miętusiej, do której należało pięć polan. Po utworzeniu Tatrzańskiego Parku Narodowego wypas zniesiono i obecnie tereny te stopniowo zarastają. Do 1800 roku w Dolinie Miętusiej wydobywano ubogie rudy żelaza.
Dolną częścią doliny prowadzi czarny szlak Ścieżki nad Reglami z Doliny Małej Łąki do Doliny Kościeliskiej.
