용정산의 능선에 있으며 해발 250m 지점의 북향사면에 있다. 총연장은 130m이고, 주동굴의 연장은 87m이다. 용정굴은 구조지층적면에서 사암 및 응회암동굴이며, 지형적 측면에서는 수직동굴이다.
동굴 속에는 종유관·종유석·석순·유석(流石)을 비롯한 여러 가지 동굴퇴적물들이 동굴 하층부의 넓은 광장에 집중, 발달하고 있다. 동굴 내부의 기온은 상층부가 10℃(3월), 하층부가 8.5℃(3월)이고, 수온은 6℃(3월), 습도 70%이다. 동굴생물로는 관박쥐·붉은박쥐·곰동이·나방·거미류 등의 외래성 동물이 주종을 이루고 있다.
지층은 중생대 쥐라기의 대보화강암층에 발달된 동굴로 사암·역암(礫岩)·응회암층(凝灰岩層)의 구조를 이룬다. 동굴은 2차적인 형성단계를 거친 동굴이다. 즉, 흡인형 수직굴(垂直窟)과 절리(節理 : 갈라진 틈)에 따른 수평굴(水平窟)의 복합적으로 된 장년기동굴(壯年期洞窟)이다.
산지사면에 있는 마쇄지점으로부터 지표수가 흡인(吸引)되어 땅속으로 스며 들어가면서 수직동굴을 형성하고 그 내부에 넓은 공동을 이루었다.
다시 계속 밑으로 스며든 지하수는 그 동굴 속에서 수평적으로 흘러 나아가면서 수직공동 밑에 또 하나의 수평동굴을 형성한다. 이 하층부에 생긴 수평동굴은 천정의 절리면이나 구조선에 따라 방향이 결정되는데 남북향향으로 발달하였다.
지하수평동굴의 천정에서는 그 지층 위에서 스며내린 석회질의 용해수적(溶解水滴)이 종유석과 석순 등의 동굴퇴적물을 성장시켰다. 이때 석회질용액은 지질내부에 협재되어 있는 석회암이나 사암층 그리고 응회암의 용해(溶解)에서 이루어진 것이다.