溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩中不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为可溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞。
溶洞是可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间，又称喀斯特地貌。在溶洞里，有千姿百态的钟乳和石笋，它们是由碳酸氢钙分解后又沉积出来的碳酸钙形成的。
中国是个多溶洞的国家，尤以广西境内的溶洞著称，如桂林的七星岩、芦迪岩等。世界上最大的溶洞是北美阿巴拉契亚山脉的猛犸洞，洞深64km，所有的岔洞连起来的总长度达250km。