Pierwotna, ludowego pochodzenia nazwa doliny to Pięciostawy. W początkach turystyki tatrzańskiej wprowadzono nazwę Dolina Pięciu Stawów. Okazała się myląca, gdyż w słowackich Tatrach jest druga dolina o tej samej nazwie. Dla odróżnienia tych dolin uzupełniono więc obydwie nazwy i obecnie jest Dolina Pięciu Stawów Polskich i Dolina Pięciu Stawów Spiskich. Nazwy są trochę przydługie, w potocznym języku polskich i słowackich bywalców Tatr używa się nazw „Pięć Stawów” i „Pięć Spiskich”. Nazwa obydwu dolin pochodzi od znajdujących się w nich jezior (w Tatrach zwanych stawami), ale w rzeczywistości zarówno po polskiej, jak i słowackiej stronie Tatr w dolinach tych jest nie pięć, ale sześć stawów. Najprawdopodobniej po polskiej stronie najmniejszy z nich Wole Oko uznano za niegodny nazwy stawu.

Dolina stanowi odgałęzienie Doliny Białki, górne piętro Doliny Roztoki, oddzielone od niej wysoką ścianą stawiarską. 

Górne piętra tworzą dwie zawieszone dolinki: Dolinka Pusta i Dolinka pod Kołem. Na rozszerzeniu doliny wyróżnia się: Wyżnie Solnisko, Niżnie Solnisko, Nowe Solnisko, Stare Solnisko. Oprócz szczytów wznoszących się w graniach, w dolinie są jeszcze mniejsze wzniesienia: bula Niedźwiedź pod Miedzianem i Walentkowa Kopka w Dolince pod Kołem.

Wysokogórska, polodowcowa dolina ma długości 4 km, szerokości 2 km i powierzchni 5,5 km², położona jest na terenie Tatrzańskiego Parku Narodowego, na wysokości ok. 1625–1900 m n.p.m.  Krajobraz doliny tworzą granitowe szczyty Tatr Wysokich, rozległe płaśnie, gruzowiska dużych głazów, piarżyska, migotliwe tafle jezior, murawy i połacie kosodrzewiny. W dolinie znajduje się kilka polodowcowych jezior o łącznej powierzchni 61 ha. Największe z nich to Wielki Staw Polski położony na wysokości 1665 m n.p.m. (31,14 ha, głębokość 79,3 m). Pozostałe jeziora to: Zadni Staw Polski, Czarny Staw Polski, Mały Staw Polski, Przedni Staw Polski oraz Wole Oko. Ostatni najmniejszy staw jest jeziorem okresowym.

Dawniej dolina była wypasana, wchodziła w skład Hali Pięć Stawów. Już Towarzystwo Tatrzańskie przed II wojną światową rozpoczęło wykup terenów tej hali od górali (wykupiło 24% udziału). W 1956 r. TPN ograniczył wypas, a w latach 1963–65 poprzez wykup lub wywłaszczenia cały obszar doliny stał się własnością TPN, który zlikwidował tutaj pasterstwo. Krowy pasły się do 1968 r. 

Przy północno-zachodnim brzegu Wielkiego Stawu, stoi zabytkowa koliba kamienna z drewnianym, spadzistym dachem. Jest to najstarszy zachowany tego typu budynek w Tatrach, datowany na XVII wiek.

Flora i fauna
Zbocza gór i dno doliny porośnięte jest kosodrzewiną i innymi roślinami alpejskimi (w dolinie nie rosną drzewa, poza jednym modrzewiem nad Wielkim Stawem). Dolinę porasta bogata gatunkowo flora. Rejon doliny jest ostoją dzikich zwierząt: niedźwiedzia, kozicy, świstaków, jelenia i rysia.

Turystyka
Turyści odwiedzali tę dolinę od początku XIX w., byli tutaj m.in. Stanisław Staszic i Seweryn Goszczyński. Pod koniec XIX w. wytyczono sieć szlaków turystycznych. Jako pierwsi zimą do doliny dotarli Jan Grzegorzewski i przewodnik Bartłomiej Obrochta w 1894 r.

Dolina jest zwiedzana również w zimie, co nie zawsze kończy się szczęśliwie. W marcu 1976 r. z wyczerpania zginęło dwóch doświadczonych turystów, którzy w czasie mroźnej zawieruchy śnieżnej podchodzili Doliną Roztoki do schroniska w Dolinie Pięciu Stawów Polskich. Znaleziono ich martwych zaledwie kilkanaście metrów od schroniska.

Nad Przednim Stawem położone jest schronisko PTTK w Dolinie Pięciu Stawów. Pierwsze schronisko w dolinie zbudowano staraniem Towarzystwa Tatrzańskiego w 1876 r.  W latach 1924–1927, staraniem Towarzystwa Tatrzańskiego, wybudowano na wale morenowym na północny zachód od Małego Stawu większe schronisko. W 1945 r. zostało spalone. W latach 1946–1947 na stoku Wyżniej Kopy w pobliżu ruin poprzedniego schroniska Polskie Towarzystwo Tatrzańskie zbudowało mały, prowizoryczny budynek dający schronienie turystom. Obecne schronisko, stojące nad Przednim Stawem zostało wybudowane w latach 1948–1953. Jest to najwyżej położone schronisko w polskiej części Tatr i jest nazwane imieniem Leopolda Świerza.

Dolina ma gęstą sieć szlaków dla turystów pieszych. Dostępna jest również zimą, zarówno dla turystów pieszych, jak i narciarzy. Jest też jednym z rejonów uprawiania taternictwa. Wśród taterników największym zainteresowaniem cieszy się Zamarła Turnia.