1970년 천연기념물로 지정되었다. 천황산(天皇山, 1,189m) 중턱 높이 600m 지점의 계곡에 있으며, 밀양시 동쪽 약 25㎞ 지점에 있다. 1970년 국유지 119,460㎡를 천연기념물로 지정하였다.
얼음골계곡은 북ㆍ동ㆍ서의 3면이 수십 미터에 달하는 절벽으로 되어 있으며 북쪽으로 향하여 열린 골짜기이다. 이들 절벽을 이루는 암석은 중생대 말엽에 분출한 안산암(安山岩)이다. 이 암석에 생긴 틈서리가 얼음골의 성인과 관계가 깊다.
얼음골의 바위틈에서는 초여름인 6월 중순부터 얼음이 맺히기 시작하다가 7월말에서 8월초 사이에 가장 많은 얼음이 생긴다. 가을에 들어서면서 얼음이 녹기 시작하며, 날씨가 서늘해지면 얼음이 완전히 녹고 얼음이 달렸던 바위틈에서 따뜻한 공기가 뿜어 나온다. 겨울 동안 이 현상은 지속되며 계곡의 물도 얼지 않는다. 이렇게 결빙현상이 계절과 정반대인 까닭에 밀양의 신비로 일컬어지고 있으며 한여름에는 피서지로 이름나 있다.
이와 같은 현상은 암석 속에 틈이 많이 생겨서 일어나는 것이다. 여름에는 공기가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르며 지하에서 냉각되고 곳곳에서 좁은 곳을 통과할 때마다 단열팽창이 일어나서 온도가 0℃ 이하로 떨어져 수증기와 물이 얼게 되는 것이다. 겨울에는 공기가 아래에서 위로 이동하면서 15℃ 내외로 따뜻해지며 구멍으로 새어나온다.
얼음골은 밀양시에서 곧장 갈 수도 있으나, 표충사(表忠寺)에서 천황산을 넘어 두 시간이면 이곳에 이를 수 있어 여름에는 등산객과 피서객이 한꺼번에 몰려들고 있다. 이러한 얼음골 현상은 희귀한 것이나 경기도 포천, 충청북도 단양, 경상북도 의성, 강원도 정선, 함경북도 명천 등지에서도 보고되고 있다.