정선 화암굴은 석회암으로 이루어진 동굴로, 총 길이는 약 500m이다.

입구에서 약 20m 들어간 곳에는 큰 공간이 있는데 이곳은 우리나라에서 발견된 석회동굴의 빈 공간 중 가장 큰 것으로 알려져 있으며, 직경 100m, 높이 40m에 달한다. 큰 공간 안에는 높이 7∼8m, 둘레 5m에 달하는 커다란 석순 2개가 있으며, 높이 25∼30m, 너비 20m 안팎의 고드름처럼 생긴 종유석이 벽을 이루고 있다. 동굴은 이 큰 공간을 중심으로 작은 굴들이 나뭇가지처럼 퍼져있는 모양이다. 작은 굴 안에는 성모 마리아상을 닮은 2개의 석순과 물웅덩이 등이 있다. 이 물웅덩이에는 이무기가 성모 마리아상을 보고 놀라 물속에 빠졌다는 전설이 전해진다.

정선 화암굴은 동굴의 형태나 동굴 안의 생성물 등이 장중한 것이 특징이다.