Dolina odwadniana jest w dużej części poprzez przepływy podziemne. Wody całej Doliny Zielonej Gąsienicowej przepływają podziemnymi przepływami, m.in. do Doliny Goryczkowej (wydobywają się w Goryczkowym Wywierzysku) i Kasprowej (wypływają tu w Jaskini Kasprowej Niżniej). Głównym ciekiem doliny jest Czarny Potok i Sucha Woda, na znacznej części swojej długości również zanikające pod głazami.
Historia Nazwa Doliny Gąsienicowej związana jest z nazwiskiem Gąsieniców, dawniejszych właścicieli. Była dawniej intensywnie wypasana, wchodziła w skład Hali Gąsienicowej. W zapisach pojawiła się już w 1653 r. jako hala Stawów. Na mapach z XIX wieku figuruje nazwa Doliny Siedmiu Stawów. Tętniła życiem pasterskim, była odwiedzana przez zbójników, według podań tutaj werbował do powstania Aleksander Kostka-Napierski. Od tego momentu rozpoczyna się w wyniku naturalnej sukcesji ekologicznej zarastanie doliny lasem i kosodrzewiną. Obecnie dno doliny porastają już ogromne łany kosodrzewiny.