Prebieha od západu na východ a jeho dåžka je 190 km. Z juhu ho ohraničuje pohorie Chamar-Daban s nadmorskými výškami do 2400 metrov. Zo severu tvorí hranicu Tunkinského údolia horský chrbát zvaný Tunkinské goľce. Tento má výrazný alpský reliéf. Jeho skalnaté štíty sa vypínajú nad ľadovcovými morénami a karmi, nadmorské výšky dosahujú do 3100 metrov. Medzi dnami dolín a hrebeňmi štítov je prevýšenie okolo 2000 metrov. Najvyšší štít Tunkinskej doliny, ale aj celých Východných Saján je 3491 metrov vysoký Munku-Sardyk ležiaci na rusko-mongolskej hranici. Tunkinské údolie predstavuje osobité ohnivko v reťazi tektonických vpadlín tvoriacich Bajkalskú riftovú zónu. Toto územie patrí do aktívnej seizmickej zóny. Posledné zemetrasenie o sile7-8 balov bolo registrované v júni 1995. Tunkinské údolie nachádzajúce sa v strede ázijského kontinentu má vnútro kontinentálnu klímu. Stredná januárová teplota v Aršane (857 m n. m.) je 18,9°C pod bodom mrazu, júlová + 18,5°C. Ročné zrážky 495 mm. Územie sa vyznačuje značným počtom slnečných dní. Priemerne každý deň svieti slnko 6,4 hodiny a napríklad v známom krymskom letovisku Jalta je to len 6,1 hodín a v našom Hurbanove iba 5,8 hodín. Najväčším tokom Tunkinského údolia je rieka Irkut. Vyteká v nadmorskej výške 1952 metrov z horského jazera Iľčir. V hornom toku má charakter horskej rieky s častými perejami. V strednej a spodnej časti Tunkinského údolia riečisko výrazne meandruje. Jeho maximálna šírka je 286 metrov pri håbke do 1,3 metra. V osade Tibiľti, na hranici Buriatskej republiky a Irkutskej oblasti odvodňuje Irkut 11 600 km² a má priemerný ročný prietok 106 m³/sec. Jeho maximum 4310 m³/sec je v jarnom období topenia snehu a minimum 7,24 m³/sec v zimnom období. V Aršane, Nilovej Pustine, Žemčugu a Chongor-ulle sú pri termálnych a minerálnych prameňoch postavené kúpele, ktorých liečebné účinky využíva čoraz viac návštevníkov. V Tunkinskom údolí na územiach obrátených na juh a na dne kotliny je vyvinutá step, ktorá sa strieda s podmáčanými lúkami, močariskami a lesmi. Najčastejšie tu rastú sibírske limby, borovice, červené smreky, jedle, smreky a topole. Hornú hranicu lesa (do 1800 m n.m.) tvoria najmä porasty smrekovca zmiešané s borovicou, brezou a s húštinami ríbezlí, brusníc, čučoriedok a rododendronov. Na hranici lesa (od 1800 do 2000 m n.m.) riedko rastú najmä smrekovce, menej limby a zakrpatené formy borovíc. Nad hornou hranicou lesa sa vyskytujú machovo-lišajníkové a lišajníkové tundry s riedkym kríkovým porastom. V Tunkinskom údolí žije soboľ, norok sibírsky, rosomák, veverica, rys, medveď, burunduk, los, diviak, jeleň a v skalách plachý kozorožec. Z doterajších archeologických výskumov okolia Tunkinských vulkánov vyplýva, že človek sa v Tunkinskom údolí objavil približne pred 10 000 rokmi. V tomto období sa venoval poľovníctvu, rybárstvu a zberu plodov. Hlavnou lovnou zverou boli losy, jelene, medvede, diviaky, ale aj drobné cicavce a vodné vtáky. V prvom tisícročí nášho letopočtu sa objavujú kočovné kmene chunny (-……sú to Húni?). Hlavným zdrojom ich obživy bolo pasenie dobytka, menej obrábanie pôdy, objavuje sa aj remeselná výroba. V 6. storočí sa v Pribajkalí objavujú Kurykáni. Dosiahli vysokú úroveň spracovania železa, v poľnohospodárstve využívali zavlažovanie. Chovali dobytok, najmä kone a venovali sa aj rybárstvu a poľovníctvu. V 11. storočí v Centrálnej Ázii, na Ïalekom východe a vo Východnej Sibíri došlo k výraznému sťahovaniu národov. V Tunkinskej doline sa mongolské kmene objavili v 30. rokoch 11. storočia. Do príchodu Rusov bolo základom obživy Buriatov poľnohospodárstvo. Chovali dobytok, pre ktorý na zimu uskladňovali seno, pestovali proso, pohánku a jačmeň. Významnú úlohu malo poľovníctvo. Hlavnou zbraňou bol drevený luk. Prví Rusi sa v Tunkinskej doline objavili v roku 1667. Bola to výprava kozákov z Irkutska pod vedením Stepana Kostyreva. V tom istom roku bola na sútoku riek Tunka a Irkut postavený ostrog (opevnená kozácka osada). V roku 1727 Aleksej Košelev a Michal Zinovev vyhotovili mapu od prameňov Jeniseja až k Bajkalu, ktorá obsahovala celé Tunkinské údolie. V roku 1743 bola publikovaná v Atlase celého Ruského impéria I. Kirilova. V rokoch 1771 a 1773 sa v Sajanských horách pohyboval akademik P. S. Pellas, ktorý svoje poznatky zhrnul v knihe Cesty po rôznych provinciách Ruského impéria. Koncom 18. storočia boli v Tunkinskom údolí založené dediny Jelovskaja, Šinkovskaja, Charagužirskoe, Tibeľtinskoe, poštový úrad Torskyj a vojenské strážnice Turan a Mondy. Komplexnej Tunkinskej expedície sa v rokoch 1869-70 zúčastnili významný odborníci pod vedením Poliaka A. Czekanowského. Práve počas tejto výpravy sa po prvýkrát použil v súvislosti s Tunkinským údolím výraz Sibírske Švajčiarsko. V roku 1873 taktiež Poliak I. Čerskij skúmal údolie rieky Irkut. Na základe týchto poznatkov zostavil v roku 1876 prvú geologickú mapu Východných Saján. V 19. storočí sa s históriou Tunkinskej doliny spája meno Francúza Alibera, ktorého meno poznajú miestny obyvatelia do dnešných dní. V Botogoľskom nálezisku ťažil grafit, ktorý sa dopravoval do nemeckého závodu A. V. Flobera. Vyrábali sa z neho ceruzky s nápisom „sibírsky grafit Alibera“, ktoré boli v tej dobe považované za najlepšie na svete. Priemyselník G. Perminkin tu vyťažil v 60. rokoch 19. storočia 11 ton nefritu. Veľké Chara-Chalkinské nálezisko nefritu objavil v roku 1896 geológ L. A. Jačevskij. Bolo to v čase hľadania tohoto vzácneho nerastu pre sarkofág cára Alexandra II. Pre unikátne prírodné hodnoty bolo celé Tunkinské údolie s plochou 11 830 km² vyhlásené v roku 1991 za Tunkinský národný park