Opis doliny Dolina zbudowana jest ze skał krystalicznych. W epoce lodowcowej wypełniona była lodowcem aż po okolice Polany Smytniej. Z północnych zboczy Kamienistej na wysokości ok. 1320 m n.p.m. wypływa ze źródeł Pyszniański Potok, który, łącząc się z Tomanowym Potokiem, tworzy Kościeliski Potok.
Z rzadkich roślin w dolinie występuje przymiotno węgierskie.
Historia Od dawna, bo już w XV w. wydobywano w jej rejonie rudy srebra i miedzi. Pamiątką po tym jest kwarcytowy kamień, na którym osadzony jest Krzyż Pola, pochodzący najprawdopodobniej z młyna do mielenia tych rud, który stał u wylotu doliny. Później wydobywano tu rudy żelaza, przetapiane następnie w Starych Kościeliskach.
Dolina Pyszniańska była jedną z tras prowadzących na drugą stronę Tatr. Przez Pyszniańską Przełęcz przeprawiali się zbójnicy, myśliwi, pasterze i przemytnicy, a w czasie II wojny światowej kurierzy tatrzańscy. Ich przygody opisał Stanisław Zieliński w książce W stronę Pysznej. Było tutaj schronisko na Pysznej, z którego podczas II wojny światowej często korzystali partyzanci. Spalone zostało przez Niemców.