Mlynná dolina leží na južnej strane Nízkych Tatier, v podcelku Ďumbierske Tatry. Preteká ňou potok Mlynná. V hornej časti sa vetví na Zelenskú Mlynnú a Pošovu Mlynnú. Vedie ňou žlto-značkovaný chodník z Mýta pod Ďumbierom ku Chate M. R. Štefánika.