Od północnego wschodu z doliną graniczy Dolina Łomnicka oddzielona Łomnicką Granią, od południa Sławkowski Grzebień oddziela ją od przedpól Doliny Sławkowskiej. Wylot doliny jest wąski i znajduje się w okolicy zabudowań Tatrzańskiej Leśnej. Najwyższym punktem grani otaczających system Doliny Zimnej Wody jest Łomnica, położona na północny wschód od Doliny Małej Zimnej Wody.
Wody Przez Dolinę Zimnej Wody przepływa potok Zimna Woda (Studený potok), powstający z połączenia Staroleśnego Potoku i Małej Zimnej Wody spływających z obu odnóg. Na Zimnej Wodzie znajdują się Wodospady Zimnej Wody. W Dolinie Staroleśnej oraz w Dolinie Pięciu Stawów Spiskich (górnym piętrze Doliny Małej Zimnej Wody) położonych jest wiele jezior pochodzenia polodowcowego, m.in. Harnaskie Stawy i Zbójnickie Stawy w Dolinie Staroleśnej oraz Pięć Stawów Spiskich.