Nachádza sa v doline Harmanca severozápadne od Banskej Bystrice, v južnej časti Veľkej Fatry. Vytvorená je v druhohorných strednotriasových tmavosivých gutensteinských vápencoch chočského príkrovu pozdĺž tektonických porúch, miestami sa uplatnili i medzivrstevné plochy. Dosahuje dĺžku 2763 m a vertikálne rozpätie asi 75 m. Okrem mohutných rútivých priestorov sa vyskytujú horizontálne a šikmé chodby s nepravidelnými oválnymi tvarmi, avšak bez typických znakov riečnej modelácie. Zastúpené sú i menej výrazné rútivé a špirálovité priepasti. Doba vytvárania jaskynných priestorov pravdepodobne súvisí s dávnym prítokom vôd z okrajovej oblasti Kremnických a vytváraním okolitého zarovnaného povrchu v treťohorách. Jaskyňa je známa bohatým výskytom bieleho mäkkého sintra. Upútajú mohutné pagodovité stalagmity, nástenné vodopády a záclony i sintrové jazierka. Harmanecká jaskyňa patrí medzi najvýznamnejšie chiropterologické lokality na Slovensku.