Năm 2005, từ thông tin của một người dân địa phương đã tình cờ phát hiện một hang động có giá trị nằm ngay trong lòng Di sản Thiên nhiên Thế giới – Vườn quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng, lập tức thu hút sự chú ý của các nhà khoa học, các nhà thám hiểm và cộng đồng trong nước và quốc tế. Chỉ ít lâu sau đó, Hiệp hội nghiên cứu hang động Hoàng gia Anh quốc, dưới sự chủ trì của Tiến sỹ Howawd Limbert đã lập tức tổ chức Đoàn khám phá hang động và công bố những kết quả hết sức bất ngờ. Theo nhận định của đoàn thám sát thì đây là hang động khô dài nhất Châu Á, đặc biệt là hệ thống măng đá, nhũ đá ở đây có vẻ đẹp lung linh, huyền ảo, ngoài sức tưởng tượng của con người…
Động Thiên Đường có chiều dài hơn 31,4 km, chiều rộng dao động từ 30 đến 100m, nơi rộng nhất lên đến 150m; chiều cao từ đáy động lên đến trần động khoảng 60-80m, được Hiệp hội hang động Hoàng gia Anh đánh giá là hang động khô dài nhất Châu Á, một trong những hang động kỳ vĩ nhất mà đoàn từng khảo sát nhiều hang động trên thế giới.Động Thiên đường có cấu trúc kỳ vĩ, tráng lệ và huyền ảo khiến những người khám phá hang động liên tưởng về một thiên cung nơi trần thế Cửa động nhỏ chỉ vừa đủ một người xuống, nằm dưới lèn đá cao hơn trăm mét trông rất ngoạn mục. Một cái dốc dẫn xuống nền động dài 15m, dốc được tạo rất cầu kỳ với vô vàn hạt thạch nhũ to tròn, hai bên dốc có nhiều dấu tích sập đổ, ngổn ngang những cột thạch nhũ như thể vừa trải qua một đợt kiến tạo. Vẻ đẹp huyền ảo tráng lệ của hang động được hé lộ khi có ánh sáng đèn chiếu rọi vào muôn vàn thạch nhũ kỳ ảo. Cửa vào nhỏ hẹp nhưng khi vào bên trong động có bề rộng hơn 200m, trần động vút cao, rộng thênh thang...
Đặc biệt trong động có những hình ảnh giống biểu tượng văn hóa các vùng miền, ở sâu trong động có nhiều thớ đá thoải ra thành bậc thang rất uyển chuyển, dài hun hút và phân bậc như ruộng bậc thang, giữa động có những ô như biểu trưng của văn minh lúa nước, nhiều cột thạch nhũ hình tháp Champa điểm rất đẹp.
So với động Phong Nha thì thạch nhũ ở động Thiên Ðường có nhiều hình thù hơn. Thỉnh thoảng lại bắt gặp một triền nhũ đá dốc như mới hình thành, còn ẩm ướt hơi nước, bước lên nghe rào rạo tiếng vỡ dưới chân. Có đám khi rọi đèn vào sẽ ánh lên như kim tuyến, nhấp nháy như muôn vàn ánh sao đêm. Phần lớn nền động là đất dẻo, rộng và khá bằng phẳng,nhiệt độ trong động chỉ 20-21 độ C.
Để phục vụ du khách thưởng ngoạn, đơn vị khai thác đã lắp đặt một hệ thống cầu thang gỗ dài xuyên qua giữa tâm động. Hệ thống cầu thang này càng tô điểm thêm cho vẻ đẹp miên man, hoang sơ của hang động.