岩泉町の北西2km、標高625mの宇霊羅山の東麓に洞口がある。山口県の秋芳洞、高知県の龍河洞とともに日本三大鍾乳洞のひとつに数えられ、国の天然記念物にも指定されている。
　約2～3億年前、北上山地一帯が海の底だった頃に有孔虫やサンゴなどの遺骸が海底に沈積し、これが龍泉洞を形成する安家（あつか）石灰岩層のもとになったといわれる。鍾乳洞は、この石灰岩の断層や節理の割れ目にしみこんだ雨水や地下水が、石灰岩を溶かして地下水流の通路を広げ、何十万年という年月をかけてできたとされる。龍泉洞が大規模になったのは、豊富な地下の湧水量によると考えられている。
　洞窟の長さは確認されているだけでも4,088m以上で、全容は5,000ｍ以上に及ぶといわれる。このうち、公開されているのは700mの部分である。また、見つかっているだけでも8つの地底湖があり、そのうち3つが公開されている。
　洞内には、天然記念物のニホンウサギコウモリ・コキクガシラコウモリなど、わが国特有のコウモリが群棲している。ほかにもイワイズミホラズミトビムシや地下水性ヨコエビなど、洞窟性の生物が多く生息している。