Das Muotatal liegt östlich des Kantonshauptorts Schwyz. Die Talflanken werden beidseits durch steile Berghänge gebildet. Die nördliche durch das Hochy-Ybrig, die südliche durch Stoss und Wasserberg.
Auf der Höhe des Dorfs Muotathal spaltet sich das Muotatal auf, in süd-östlicher Richtung bildet sich das Bisistal. Am Ende des Bisistals kann man per Luftseilbahn auf die Glattalp gelangen. In nord-östlicher Richtung steigt das Muotatal zum Pragelpass auf, und bildet eine Verbindung in den Kanton Glarus. Die Pragelstrasse führt auf Glarner Seite am Klöntalersee vorbei.
Im Muotatal befindet sich das längste Hölensystem Europas, das Hölloch.