C’est la Lesse, un affluent de la Meuse, qui est à l’origine de ces grottes, par érosion d’une partie de la colline calcaire. La rivière disparaît sous le sol sur une distance d’environ 1 100 mètres à vol d’oiseau, dans le gouffre de Belvaux ; l’eau met 2 à 28 heures pour parcourir cette distance, en fonction du débit de la rivière.
Avec 14 248 mètres de galeries découvertes à ce jour (« grotte du Père Noël » et « trou des Crevés » compris), le réseau souterrain des grottes de Han est le plus long de Belgique.
