Sơn Đoòng có tuổi địa chất trên 400 triệu năm. Điều này được minh chứng qua các phức hệ hoá thạch cổ sinh và phương pháp đồng vị phóng xạ. Ở đây các nhà địa chất đã phát hiện các hoá thạch bốn tia, hoá thạch của một loài móng guốc. Sơn Đoòng có 2 hố sụt lớn tạo điều kiện cho ánh sáng chiếu vào để hình thành nên một quần thế động thực vật khác biệt trong hang động. Cấu trúc về thạch nhũ đa dạng như ngọc động, phytokarst, măng đá, vú đá, nhũ đá, thác đá.

Sơn Đoòng được Báo New York Time bầu chọn thứ 8 trong 52 địa danh nên đến năm 2014.