Największy wpływ na rzeźbę i kształt doliny miał płynący jej dnem potok Kamionka oraz zlodowacenie bałtyckie, a późniejsza erozja doprowadziła do powstania obniżenia tworząc dolinę. Działalność potoków pozostawiła w dolinie stożki napływowe, powstałe wskutek akumulacji osadów żwirowo-kamienistych. Dolinę w środkowej części zajmują górskie łąki i użytki rolne, obrzeża doliny powyżej ok. 500 m n.p.m. porośnięte są lasem bukowo-świerkowym regla dolnego. Na zboczach wzniesień otaczających Dolinę Kamionkowskiej miejscami występują w niewielkie urwiska skalne oraz samotne skałki. Dolina posiada wysokie walory krajobrazowe i przyrodnicze, które stanowią podstawę do rozwoju turystyki, rekreacji oraz mieszkalnictwa jednorodzinnego. Na obszarze doliny zlokalizowane są obiekty hotelarskie oraz inne obiekty obsługi ruchu turystycznego. W centralnej części doliny położona jest dzielnica Pieszyc Kamionki. Przez całą dolinę prowadzi lokalna droga z Pieszyc do Jugowa przez Przełęcz Jugowską.