A tudósok az abaligeti barlang korát félmillió évre becsülik. A triászból származó mészkőréteg a pleisztocén középső szakaszában keletkezett.
A barlang történetével kapcsolatos legrégebbi adatot az abaligeti plébánia iratai őrzik.  A Decreta visitacionis című kéziratos feljegyzés, melynek vezetését 1829-ben kezdték meg, elmondja, hogy a barlangot 1768-ban fedezte fel Mattenheim József helybéli molnár. A hagyomány szerint vízimalma a Katya-patak partján állt. Feltűnt neki a rendszertelen vízhozam, és egy hosszabb száraz időszakban, amikor a malmot hajtó patak vize elapadt, a víz folyását követve bejutott a barlangba.
Ez a kézirat említi meg azt is, hogy a barlangot már a török utáni első plébános, Riedl Antal idejében Paplikának nevezték, minden bizonnyal azért, mert az abaligeti plébános a barlang elő-üregét pincének használta.
A barlangot tudományos igénnyel először Kölessy Vince, a káptalani birtok ispánja kutatta át 1819 nyarán. Elkészítette a barlang alaprajzát és keresztmetszetét. Dolgozata 1820-ban a Tudományos gyűjtemény című folyóiratban jelent meg. Ez az első hiteles és tudományos igényű barlangleírás.
Kölessy Vince dolgozata után sorra jelentek meg az Abaligeti-barlangról szóló leírások, amelyek magyar, német, francia nyelven ismertetik a barlang szépségeit.
A 19. század végén Wosinszky Mór, a szekszárdi múzeum igazgatója végzett a barlangban és környékén régészeti vizsgálatokat. Az Archeológiai Értesítőben megjelent dolgozatában írta le, milyen őskori leletekre bukkant a barlang környékén.
Az 1920-as években a figyelem a barlang növény- és állatvilágára is kiterjedt. Bokor Elemér 1923-ban korszerű térképet készített a barlangról. A barlang élővilágának vizsgálatában Gebhardt Antal érte el a legnagyobb eredményeket. Kutatási eredményei az 1930-as évektől jelentek meg a folyóiratokban, tudományos közleményben. 1959-ben jelent meg a barlangról szóló átfogó ismertetése, amelyet Oppe Sándorral együtt írt.
A barlang mintegy 466 m hosszú, átlagmagassága 3 m, szélessége 2 m. A főfolyosóból nyíló mindhárom oldalág keskeny, nehezen járható.
Klímája kiegyenlített - a páratartalom 97%-os, az átlaghőmérséklet 12,6 oC - , kiválóan alkalmas légúti megbetegedések - krónikus bronchitisz, asztma, légcsőhurut - gyógykezelésére. A barlangot a közelmúltban gyógy-barlanggá nyilvánították.
A barlang állatvilágát sokan tanulmányozták. Ennek eredményeként 1934-ben már 190 állatfajt mutattak ki és írtak le, köztük a vak víziászkát, százlábúakat, több aprófutonc fajt. A barlang jelentős denevérpihenő. A téli időszakban a zavarást jól tűrő kis- és nagy patkósdenevérek százai figyelhetők meg. A napjainkban történő felmérések mintegy 19, a barlangban szaporodó, vagy ott telelő fajt határoztak meg.
A világítás hatására kialakult lámpaflóra kutatását az 1960-as évek végén kezdték meg. 15 mohafajt határoztak meg, de már páfrányok is éltek a lámpák körül. A szakszerűtlen, elavult világítási rendszer következtében elburjánzott lámpaflóra vizsgálatát és a környezetidegen növények eltávolítását a 90-es években megkezdték, de a rossz világítás miatt rövid idő alatt visszatelepült a vegetáció. A barlang 2001-ben befejezett teljes rekonstrukciója után ismét elvégezték a növénytelenítést. A csökkentett fényerőnek, a lámpatestek jobb elhelyezésének, a szakaszolásnak és az éves karbantartásnak köszönhetően várhatóan visszaszorul a lámpaflóra.
A gyógyulni vágyók mellett turisták, iskolai csoportok keresik fel a cseppkőbarlangot.