Dolina začína vo výške 1 035 m n. m. pri vtoku Starorobociańského Potoka do Chochołowského Potoka. V hornej časti končí pod na hlavnom hrebení od Končistej (poľ.Kończysty Wierch) po Sivú vežu (poľ.Siwy Zwornik). Po dne doliny preteká Starorobociański Potok. Dolina má jedno oddelenie – Dolinu Iwaniacku. Do systému Doliny Starorobociańskej patrí tiež poľadovcový kotol Dudowa Kotlina s plesami Dudowe Stawki. Zo strmo spadajúcich stien Dudowych Turni na západných úbočiach doliny sa zvažuje žľab Wielką Szczerbą cez ktorý preteká vodopád odvodňujúci Dudowe Stawki. Dolinu vytvoril ľadovec.
História
Názov doliny pochádza od „Starej Roboty – starého diela“, banskej činnosti v dávno opustených štôlňach v Banistym Żlebie, na úbočiach Ornaku, kde sa dolovalo už v roku 1520 a možno aj prv. Bola to jedna z najstarších baní v Poľsku. Po baníkoch, ktorí tu dolovali antimónovo – medené rudy s prímesou striebra (80 g v 100 kg rudy), tu zostali zavalené štôlne a haldy vyťaženej rudy.
Pri vstupe do doliny bola postavená lesovňa, ktorú v roku 1911 prestavali na chatu. Nocovali v nej najmä lyžiari.
V roku 1930 ju zbúrali. V hornej časti doliny na Starorobociańskiej Równi v roku 1938 vybudovali malú súkromnú chatku. Počas druhej svetovej vojny v nej nocovali poľskí partizáni. Po vojne sa tu ukrývali príslušníci skupiny „Požiar“, ktorá bojovala proti novému komunistickému režimu. Dňa 7. decembra 1946 skupinu, ktorú viedol Jan Kolas, prepadli bezpečnostné a vojenské jednotky vtedajšieho režimu. Počas boja 12 ľudí zomrelo, sedem bolo zatknutých, zvyšok utiekol. Chata po boji zhorela. V doline sa v minulosti pásli ovce.
Príroda
Počas mnohých rokoch vypásania doliny bola vo veľkej miere zničená kosodrevina. V zime z úbočí Ornaku, ktoré sú väčšinou porastené trávou, padajú lavíny. V doline sa často objavujú medvede. Rastie tu v Poľsku málo sa vyskytujúci psinček alpský (Agrostis alpina Scop.).
Turistická značka čierna – z Doliny Chochołowskej, začiatok pri lesovni a potom po celej doline cez Starorobociańsku Polanu a Starorobociańsku Rówień až na Sivé sedlo.
