Vaste grotte prenant place dans un massif de calcaires viséens et de poudingue et se présentant comme une succession de salles selon un axe est-ouest, avec un developpement total de 684 m.
L'entrée actuelle est celle utilisée pour les visites touristiques. Celle-ci a été creusée dans le calcaire à une dizaine de m en dessous du puits, orifice naturel de la grotte.
La grotte de l'Abîme fait vraisemblablement partie d'une "percée hydrologique" s'étendant sur près de 8 km entre les fermes de Lizin à Ouffet et le village de Comblain. Les salles se sont développées à partir de diaclases qui ont été progressivement élargies par l'écoulement des eaux. Jusqu'au début du 20ème siècle, les galeries reliant les salles étaient en grande partie obstruées par des sédiments et furent dégagées au cours des premières explorations.
La grotte présente un grand intérêt minéralogique et géomorphologique. On y trouve de nombreuses concrétions qui sont, dans la partie "sauvage", en parfait état de conservation. On note la présence de lapiés en cannelures ainsi que l'alternance de bancs de calcaire viséen et de poudingue.
Le climat de la grotte de l'Abîme a été étudié récemment par PIRON et al. (2007): "La grotte se comporte, dans sa région ventilée, comme un tube à vent, avec l'air froid extérieur entrant par l'entrée inférieure, c'est-à-dire l'entrée artificielle, et ressortant ensuite par l'abîme après s'être réchauffé dans la grotte. Le point bas se trouvant juste avant la salle des Echos est une barrière topographique empêchant l'air froid de se propager jusque dans la salle. On observe un gradient vertical de température au niveau de ce point bas, l'air étant plus chaud dans la salle des Echos que dans la région ventilée. En été, le courant d'air s'arrête, contrairement à ce qui se passe dans un tube à air classique. Durant cette saison, le courant d'air est en effet très faible voire quasi nul et son sens varie fréquemment, de manière oscillatoire. La morphologie descendante de la grotte fait que les deux entrées sont trop hautes pour que l'air froid puisse s'échapper comme dans un tube à vent classique. Les mesures montrent que la grotte reste très froide l'été par rapport à la température extérieure. La cavité possède ainsi les caractéristiques d'un tube à vent et d'un piège à air froid.
Avant son exploitation touristique intensive, la grotte de l'Abîme constituait un site primordial pour l'hibernation des chauves-souris avec notamment la présence de Rhinolophus hipposideros, Myotis dasycneme, Myotis emarginatus ou encore Barbastella barbastellus.
La partie orientale du réseau, exclue du circuit des visites, permet encore à un petit nombre de chiroptères de passer l'hiver en toute quiétude. Au cours des années 2000, on y a ainsi recensé 5 espèces: Myotis daubentoni, Myotis myotis, Myotis mystacinus/brandti, Myotis nattereri et Rhinolophus ferrumequinum.
Grace à la mise en place de mesures visant à réduire au maximum les dérangements, certaines parties du réseau touristique redeviennent progressivement attractives pour ces animaux. En 2012, les deux rhinolophes sont présents, de même que Myotis dasycneme, Myotis emarginatus, Myotis myotis et quelques autres espèces plus communes.
L'étude de la microfaune a été abordée par LERUTH (1939) et plus récemment par DETHIER & HUBART (2003).