제주 당처물동굴은 제주특별자치도 제주시 구좌읍 월정리에 있는 용암 동굴이다. 길이 110m, 폭 5.5∼18.4m, 높이 0.3∼2.7m의 소형 동굴이다. 용암류가 유동하면서 만들어진 용암 동굴이나 동굴 지상에 분포하는 패사층으로 인해 빗물에 용해된 탄산염이 동굴 내부에서 침전되어 다양한 석회질 동굴 생성물이 발달하였다. 당처물동굴은 용암 동굴과 석회 동굴의 특성을 모두 보이는 독특한 사례로 1996년 천연기념물 제384호로 지정되었고, 2007년 세계 자연유산으로 등재된 거문오름 용암동굴계에 속하는 동굴이다.
1996년 천연기념물 제384호로 지정된 비공개 동굴이다. 길이 110m, 폭 5.5∼18.4m, 높이 0.3∼2.7m의 소형 동굴로 내부는 사다리꼴 또는 방패 모양의 횡단면을 보인다. 1994년 동굴 지상의 사구 지대에서 경작지를 정비하는 중에 동굴 측벽이 무너지면서 입굴이 가능해졌다.
당처물동굴은 용암류가 주1 과정에서 용암류 내부와 외부의 온도 차에 의해 만들어진 전형적인 용암 동굴이다. 그러나 동굴 지상에 분포하는 사구 지대의 패사층을 통과한 빗물이 동굴 내부로 스며들면서 석회질 동굴 생성물인 주2을 만들어 석회 동굴과 같은 경관이 나타나는 독특한 동굴이다. 인근에 위치한 용천동굴과 더불어 의사 카르스트(pseudo-karst) 현상이 진행되고 있는 대표적인 사례 동굴로, 용암 동굴 생성물인 용암 종유석, 용암 곡석, 용암 선반, 밧줄 구조와 탄산염 성분의 동굴 생성물인 종유관, 주3, 주4, 석주, 동굴 산호, 동굴 진주를 동시에 볼 수 있다. 용암 동굴은 보통 동굴이 만들어진 직후부터 천장과 벽면의 주5, 붕괴를 통해 파괴되어 가는 지형이지만 당처물동굴은 빗물에 용해된 패사의 탄산염이 동굴 내부에서 다시 침전되는 의사 주6 현상으로 인해 계속 성장하고 있는 동굴이다.
동굴 입구는 외부와의 차단을 위해 콘크리트 구조물과 철판 덮개로 밀폐되어 있다. 입구로부터 10m, 20m, 40m 지점에 낙반에 의한 지형 훼손이 보이나 천장의 낙반 현상은 비교적 적은 편이다. 제주도는 2007년 '제주 화산섬과 용암동굴'이라는 이름으로 유네스코 세계 주7에 등재되었는데, 당처물동굴은 만장굴, 김녕굴, 주8 등과 함께 세계 자연유산을 구성하고 있는 주9 용암동굴계에 포함되어 있다. 2009년에는 지구 물리 탐사와 시추 조사를 통해 인근에서 길이 180m의 남지미동굴이 발견되었다. 당처물동굴과 남지미동굴은 양끝이 동굴 생성물로 막혀 진입할 수 없을 뿐 서로 연결된 하나의 동굴로 밝혀져 남지미동굴을 당처물동굴 II라고도 부른다.