In der Urgesellschaft (Alt- und Mittelpaläolithikum) wurden die Höhlen durch unsere Urvorfahren als Lager- und Wohnorte besiedelt und vor auch im Jungpaläolithikum als Kult- und Opferstätten genutzt. In späterer Zeit, als sich der Mensch in oberirdischen Behausungen niedergelassen hatte, wurden Höhlen schon auf Grund ihrer dunklen, zumeist nassen und kalten Erscheinung gemieden. Sie galten in der Phantasie der Menschen fortan als mystischer Aufenthaltsort von Geistern, Kobolden und anderen Fabelwesen. Erst im Mittelalter wich diese Angst und man begann langsam, sich mit den natürlichen Erscheinungen unter Tage näher zu beschäftigen. So sind die ersten Anfänge der Höhlenforschung in dieser Zeit zu suchen.

In der heutigen Zeit verbinden viele Menschen mit dem Begriff Höhle einen "Hohlraum unter der Erdoberfläche". Aber anders als bei Bergwerken, Bunkeranlagen, Tunneln oder Kellern sind Höhlen auf natürliche Weise, also ohne menschliches Zutun, entstanden. Eine richtige Höhle ist mindestens so groß, dass sich eine Person in ihr fortbewegen kann. Das bedeutet aber nicht, dass alle Höhlen immer bequem begehbar sind. In vielen Höhlen erfolgt die Fortbewegung des Höhlenforschers zumeist gebückt oder kriechend. Außerdem kann das Weiterkommen des Forschers in Folge von Engstellen, Schächten, Schloten, Gesteinsverbrüchen, Bächen, Seen und Siphonen erschwert werden.
Höhlen können in allen Festgesteinen und im Eis entstehen. Diese Höhlen werden als Primärhöhlen bezeichnet, weil sie gleichzeitig mit dem sie umgebenden Muttergesteinen entstanden sind. Zu diesen zählen durch vulkanische Tätigkeit entstandene Lavatunnel und Gasblasen. Die meisten der thüringer Höhlen entstanden jedoch erst nach der Ausbildung des Muttergesteines als Sekundärhöhlen, d. h. durch Verwitterungsvorgänge (Erosion, Korrosion und Auflösung) oder durch geologische Vorgänge (Bewegungsvorgänge durch Hangabrisse oder Blockverstürze).

Den weltweit bedeutendsten Höhlentyp stellen die durch Auflösung entstandenen Höhlen dar. Sie entstehen vorzugsweise in Kalk., Dolomit-, Gips- und Salzgesteinen. Dabei tritt das Wasser entlang von Fügen oder Klüften in den Gesteinsverbund ein bildet zuerst kleine Röhren. Diese werden dann immer mehr erweitert, bis schließlich die Höhlen entstehen.
Die durch diese Art entstandenen Hohlräume werden als Karsthöhlen bezeichnet, wobei die "klassische" Landschaft des Karstgebietes im Grenzgebiet von Italien zu Slowenien namensgebend war. Deshalb sind in allen Karstgebieten neben Höhlen oft auch eindrucksvolle Oberflächenformen zu finden. Große, stark schüttende Quellen und verschwindende Bäche zeugen von der unterirdischen Tätigkeit des Karstwassers. Dabei legt das Wasser mitunter kilometerweite Strecken unterirdisch zurück, bis es wieder an der Erdoberfläche zu Tage tritt. Weiterhin bilden Dolinen oder Erdfälle das Ergebnis der unterirdischen Lösungsvorgänge. Im Endstadium dieser Erscheinungen kommt es zur Instabilität der entstandenen Hohlräume und sie brechen durch die überlagernden Gesteinsschichten zur Oberfläche empor. Zernagtes Gestein mit zum Teil scharfkantig verwitterten Felsoberflächen bilden die sogenannten Karrenfelder. Diese prägen die zumeist nur spärlich bewachsene Karstlandschaft und geben ihr einen unverwechselbaren Charakter.

Der Großteil der Höhlen in Thüringen liegt in Karstgebieten, in welchen leicht lösbare Gesteinen wie Zechsteinriffkalk, Muschelkalk und Gipsgesteine vorkommen (Karstland Thüringen). Aber auch in den nicht verkarsteten Gesteinen Thüringens (Granit, Porphyr, verschiedene Konglomerate des Rotliegenden) sind einige Höhlen zu finden. Diese Höhlenbildungen werden auch als Pseudokarst bezeichnet.