Находится в Бурзянском районе и входит в состав одноименного заповедника. Сформирована в карстовом массиве на правом берегу р. Белой, сложенным массивными известняками визейского яруса нижнего карбона и развита вдоль оси Шульганской синклинали. Карстовый массив с пещерой именуется у местного населения горой Сарыкускан (овечье пастбище), высота которой – 100-120 м. Вход в пещеру в виде арки – 48х18 м располагается в подножье правого склона долины р. Белой в 6 км севернее деревни Иргизлы. Абсолютная отметка входа –280 м, превышение над руслом р. Белой – около 10 м.

Пещера представляет собой систему галерей, коридоров и залов север-северо-западного и северо-восточного простирания, расположенных на трех гипсометрических уровнях. Наиболее значительные залы ("Знаков", "Хаоса", "Рисунков", Бриллиантовый", "Хрустальный") сформированы на среднем и верхнем ярусах. На нижнем – протекает р. Шульган (средний расход воды 50 л/с), которая исчезает с поверхности в 2,5 км севернее пещеры. В сифонной части речки, у входа в пещеру, достигнута глубина 30 м (Киселев, 1991). Формирование пещеры началось не менее 3 млн. лет тому назад. Самым древним является средний ее этаж с современным входом в пещеру. Он начал интенсивно формироваться около 3 млн. лет тому назад, а приблизительно 900 тыс. лет тому назад – был омоложен р. Шульган. Верхний этаж пещеры в современном виде существует на протяжении уже 1,5 млн. лет, а самый нижний с подземной речкой Шульган - около 15 тыс. лет (Смирнов, Книсс, 1986).

Ранее пещера была богата натечными образованиями, особенно её верхний этаж. В настоящее время они большей частью уничтожены. В 1959 году зоолог А.В. Рюмин обнаружил в пещере палеолитические рисунки древнего человека, что принесло ей мировую известность. К настоящему времени в пещере выявлено более 50 разнотипных красочных изображений. Среди них рисунки зверей, различные условные знаки и расплывшиеся красные пятна. Наиболее часто встречаются изображения мамонта. В изображениях распознаются также носорог и бизон. Есть рисунки и непонятных зверей. Рисунки размещаются как на среднем, так и на верхнем ярусах пещеры на расстоянии от 170 до 300 м от входа, их возраст составляет не менее 13-14 тыс. лет. В культурном слое на среднем ярусе пещеры обнаружено 193 предмета, из которых преобладают орудия из местного пещерного известняка и кальцита. Рабочий инструментарий и элементы вооружения, составляющие небольшую часть находок, изготовлены из более высококачественного каменного сырья, явно неместного происхождения, а именно из кремня и зелено-коричневой яшмы (Щелинский, 1996).

С пещерой связано очень много легенд, интересных преданий, поверий и сказок. Основные действия во многих древних фольклорных произведениях привязаны именно к пещере Шульган-Таш или озеру Шульган, которое располагается перед ее входом (эпосы: "Урал-Батыр", "Акбузат", "Кара-Юрга", "Акхак Кола" и др.). Пещера Шульган-Таш и озеро Шульган издревле являлись для народов Южного Урала объектом постоянного поклонения. Для местного населения они являлись местами священными, где совершались разнообразные обряды посвящения и возрождения Природы.

Наибольший вклад в исследование пещеры внесли: П.И. Рычков, И.И. Лепехин, Г.В. Вахрушев, Е.Д. Богданович, И.К. Кудряшов, О.Н. Бадер, В.Е. Щелинский и Ю.С. Ляхницкий.