지질은 고생대 캄브로-오르도비스기 조선누층군에 속한 영월층군(寧越層群)의 석회암이다.
단양 영천동굴(해발 220m)은 소백산맥에 속한 단양과 제천의 경계인 갑산(해발 747m)의 동남사면에 자리한다. 남한강의 지류인 매포천(梅浦川)과 안동천(安東川) 등이 개석하고 있는 선사시대의 주거지였다. 총 연장 210m(미조사지역 미포함)의 주굴과 지굴 4개로 형성되어 있으며 수중동굴 구간이 길다.
1973년에 첫 탐사가 실시되었다. 주굴은 다양한 용식지형과 퇴적물을 지니고 있다. 입구부터 10m 가량 수직으로 내려가야 하는 수직동굴로 동굴 초입에 북극곰 모양의 석순(石筍)이 나타난다. 동굴의 2차 생성물은 종유석과 석순, 석회화단구, 종유관의 숲 등 2개의 용식 클러스터링(clustering)으로 분포한다.
밑으로 30° 경사의 동굴 속을 지나면 70m의 지굴이 발달하고 있는데, 이 곳에 사람과 동물의 뼈 화석(化石)이 산재한다. 영천동굴의 주굴과 지굴에서는 관박쥐, 개구리, 나방, 곱등이, 거미 등이 서식하고 있는 것으로 확인되었다. 동굴 주변 2km 내외에 다수의 싱크홀(Sinkhole), 수직굴(Vertical Shaft), 우발라(Uvala), 카렌(Karren) 등 수많은 지표 카르스트 지형이 분포하고 있다.