La grande caverna, con una volta a cupola, ha una forma simile ad un ellissoide di 130 metri di lunghezza (280 nella sua massima espansione), 65 metri di larghezza e 107 di altezza, con un volume di 600 mila mc.

Per la sua vastità potrebbe contenere la Basilica di S. Pietro e per tale caratteristica dal 1995 è citata nel Guinness dei primati come "la cavità turistica più grande del mondo".

La sua formazione è dovuta con molta probabilità allo scorrimento di due corsi d’acqua sovrapposti, il cui diaframma che li divideva ad un certo punto è crollato, dando così origine alla Grande Caverna della Grotta Gigante. Tale cedimento ha dato l’aspetto attuale, ma la gran massa di detriti ha ostruito la sua parte più profonda, da dove certamente le acque proseguivano attraverso ulteriori pozzi e gallerie, per immettersi quindi nel mare Adriatico.

Gli ingressi alla grotta sono tre, di cui due agibili dal turista. L’ingresso attuale è una breve e ripida galleria impostata in una grande frattura - che si affronta comodamente con le rampe finite di costruire nel 1908 - dove sono evidenti i segni dell’azione dissolutiva di antiche acque correnti. La Galleria Alta, primo ingresso scoperto, viene invece usata per uscire dalla grotta e porta anch’essa visibili i segni di erosione fluviale.