Poloha: Nachádza sa v geomorfologickom celku Biele Karpaty, podcelky Bielokarpatské podhorie a Vršatské bradlá (časť Vršatské predhorie).
Dĺžka: Dolina má dĺžku približne 7km.
Ohraničenie: Dolinu z juhozápadu ohraničujú nevýrazné vrchy a pred jej záverom vrch Trtálka (650,0m). Zo severovýchodu sú to vrchy Tlstá hora (535,9m) a Osúšie (604,8m).
Opis doliny: Dolina sa začína asi 1km severozápadne od obce Bolešov. Pokračuje severozápadným smerom, a približne 1km pred svojim záverom sa stáča na severovýchod. Dolina končí pod skalným útvarom Kozie rohy.
Rieka: Tečie ňou a vytvoril ju Bolešovský potok.
Zaujímavosti: Hneď v ústi doliny sa na jej pravom svahu nachádza židovský cintorín. Za ním stojí chata Gilianka a pri nej sa nachádza vodná nádrž Bolešov. Horná časť doliny sa nachádza v CHKO Biele Karpaty. Od lokality Krivá Breza prechádza dolinou Lesnícky náučný chodník Bolešov – Krivoklát. Pred jej záverom sa v ľavom svahu doliny nachádza PP Dračia studňa s vodopádom.
Prístupnosť: Celou dolinou prechádza zelený turistický chodník (5588), zelená cyklotrasa (5306) s niekoľkými odbočkami a Lesnícky náučný chodník Bolešov – Krivoklát.
Bočné doliny: Bolešovská dolina nemá významné bočné doliny.