В настоящее время на территории заповедника и его охранной зоны обнаружено около 140 пещер, общей протяженностью более 50 км.
Самые крупные пещеры заповедника
- Кумичевка-Визборовская (7230 м),
- Северный Сифон-Среднесеверная (6239 м),
- Конституционная (6130 м) входят в число двадцати крупных гипсовых пещер мира.
Пещеры образовались при растворении гипсов и ангидритов подземными и талыми ледниковыми водами. Их входы вскрываются в бортах долины Сотки и карстовых логов.
Пещеры проработаны в гипсах и ангидритах нижнепермского периода на глубине 10-30 метров от поверхности. При возрасте карстующихся пород около 250 млн. лет, возраст самих пещер составляет тысячи и десятки тысяч лет.
В подземном пространстве встречаются туннели, галереи и крупные обвальные залы, органные трубы и камины. Подземный рельеф пещеры Конституционная - самый древний среди других крупных пещер Пинежья.
В пещерах есть подземные ручьи и реки, имеются водопады и подземные озёра. Самая длинная пещерная река заповедника и Пинежья – Кумичевка, проделав под землей путь более 3 км, впадает в реку Сотку.
Особенностями микроклимата подземных полостей являются низкие температуры и небольшие скорости движения воздуха, его высокая влажность. Украшают пещеры сезонные и многолетние льды. Они встречаются в виде ледников и жильных ледяных тел, покровных льдов и ледяных кор на поверхности водоемов, льдов-цементов, сталактитов, сталагмитов, сталагнатов, ледяных кристаллов.
В пещерах зимуют летучие мыши, в привходовых залах некоторых подземных полостей вьют гнезда оляпки.