Không chỉ những biến đổi của những đảo đá màu xanh đen trên mặt nƣớc biếc vùng Vịnh hấp dẫn du khách. Những hang động tại Hạ Long, theo các nhàthám hiểm địa chất ngƣời Pháp, khi nghiên cứu về vịnh Hạ Long đầu thế kỷ 20, khẳng định rằng hầu hết trong số chúng đều đƣợc kiến tạo trong thếPleistocen kéo dài từ 2 triệu đến 11 ngàn năm trƣớc, nằm trong 3 nhómhang ngầm cổ,hang nền Karstvà các hàm ếch biển.
Hang Sửng Sốt:
Hang Sửng Sốt, hayđộng Sửng Sốtnằm trên đảo Bồ Hòn ở trung tâm vịnh Hạ Long, đƣợc ngƣời Pháp đặt tên "Grotte des surprises" (động của những kỳ quan). Ðây là một hang động rộng và đẹp vào bậc nhất của vịnh Hạ Long. Nằm ở vùng trung tâm du lịch của Vịnh với hệ thống trong tuyến du lịch bao gồm bãi tắm Ti Tốp - hang Bồ Nâu - động Mê Cung - hang Luồn - hang Sửng Sốt.
Động Thiên Cung:
Động Thiên Cung nằm ở lƣng chừng đảo Canh Độc, ở độ cao 25m so với mực nƣớc biển. Du khách vừa bƣớc vào cửa động Thiên Cung, lòng động đột ngột mở ra không gian có tiết diện hình tứ giác với chiều dài hơn 130 mét, với những măng đá nhƣ một đền đài mỹ lệ. Vách động cao và thẳng đứng đƣợc bao bọc bởi những nhũ đávà trên mỗi vách động ấy thiên nhiên đã khảm nhiều hình thù kỳ lạ, hấp dẫn ngƣời xem. Đó là là 4 cột trụ to lớn giữa động mà từ chân cột tới đỉnh đều đƣợc chạm nổi nhiều hình thù kỳ lạ nhƣ chim cá, cảnh sinh hoạt của con ngƣời, hoa lá cành; là nhữngthạch nhũ mang hình tƣợng Nam Tào,Bắc Đẩu, tiên nữ múa hát; là trần hang với những điêu khắc ngƣời, chim, hoa, muông thú đang dự tiệc, hoàn toàn do bàn tay nhào nặn của tạo hóa tác thành qua hàng vạn năm.
Hang Đầu Gỗ:
Đi hết động Thiên Cung cũng là lúc du khách bƣớc chân sanghang Đầu Gỗ, còn gọi là hang Giấu Gỗ, một hang động với những nhũ đá tráng lệ. Tên gọi Hang Đầu Gỗ (tập trung gỗ) có từ sau khi tƣớng Trần Hƣng Đạo chỉ huy ba quân giấu các cọc gỗ lim tại đây, trƣớc khi đem đóng xuống lòng sông Bạch Đằngđể bày thế trận cùng thủy quân đánh úp, đốt cháy đoàn thuyền tải lƣơng thực của giặcNguyên Mông vào mùa xuân năm 1288.
Năm 1917, hang Đầu Gỗ đƣợc vuaKhải Ðịnh lên thăm và cho khắc một tấm văn bia với nội dung ca ngợi cảnh đẹp của non nƣớc Hạ Long nói chung và hang Ðầu Gỗ nói riêng. Hiện nay, tấm bia đá vẫn còn ở phía bên phải cửa động tuy chữ đã bị mài mòn.
Một số hang động khác
Ngoài hai hang động trên, du khách còn tham quan hàng chục hang động đẹp và quyến rũ khác nhƣ hang Bồ Nâucó cửa uốn vòng cung với nhũ đá buông xuống mềm mại nhƣ cànhliễu; hang Hanh cách thị xã Cẩm Phả 9km về phía tây, là một hang động đẹp và dài nhất so với các hang động hiện có trên vịnh Hạ Long, với chiều dài 1.300m chạy xuyên suốt dãy núi đá Quang Hanh ra tới biển;hang Trinh Nữvới tảng đá hình cô gái đứng xõa mái tóc dài hƣớng ra biển, và đối diện với nó là hang Trống (hay hang Con Trai) với bức tƣợng chàng trai hóa đá quay mặt hƣớng về phía hang Trinh Nữ; rồi hang Tiên Long, Ba Hang, hang Luồn, động Tiên Ông, động Tam Cung, động Lâu Đài, Ba Hầm v.v. Báo cáo của ban quản lý vịnh Hạ Long cho biết hiện nay vẫn chƣa thể thống kê hết đƣợc tất cả hang động trên 1.969 đảo.