瑶琳洞发育在古生界上石炭系黄龙灰岩、船山灰岩和下二叠统栖霞灰岩中，石灰岩呈西南东北方向延长，并向北西方向倾斜，倾角约为30～40°，受北东和西北二组断裂线控制。洞口向北，为一竖井。瑶琳洞洞道全长约1000米，面积约2.8万平方米，分六个洞厅。地下河长达2500米，洞内有30多个景组，140余处景点。在六个洞厅中，最大的是第三洞厅，面积为9400平方米，长约170米，宽40～70米，高10～37米。其次是第一洞厅，长135米，宽处55米，最高处为33米，面积为4400平方米。最小的是第六洞厅，面积为1800平方米。所以瑶琳洞是浙江目前发现的最大洞穴。巨大洞厅的形成是由于洞顶和洞壁的崩塌作用，因而跨度很大，洞顶呈穹隆定，底板堆积大量崩塌物；崩塌物大者达40～50立方米，一般为0.5～1立方米，特别是第一、二、三、四、五洞厅。同时该洞是多层洞穴，目前底板为地下河的顶板，由于地下河水的冲刷与搬运，使地下河的顶板发生塌陷，形成洞内洼坑，如第二洞厅长110米，分布有3个洼坑，每个洼坑的直径约15～20米，深度为10米以上，洼坑的底部就是地下河的露头。由此，瑶琳洞的底床是起伏不平的。
