Gökgöl Mağarası, Zonguldak-Ankara karayolunun beşinci kilometresinin sol kenarında yer alır. MTA Genel Müdürlüğü tarafından 1994 yılında, Gökgöl Mağarası'ndan ekonomik olarak en iyi bir şekilde yararlanmak, ziyaretçilerin mağarayı daha rahat bir şekilde gezmeleri ve görmeleri için yapılacak düzenlemeleri içeren bir uygulama projesi hazırlanmıştır. Bu projeyle mağaranın 700 metrelik kesimi, 2001 yılında turizme açılmıştır. Mağaranın turizme açılmayan bölümleri ise sadece özel donanıma sahip amatör mağaracılar tarafından gezilebilir.

Gökgöl Mağarası, Zonguldak karbonitlerini oluşturan Namuriyen (Üst Karbonifer başı) yaşlı karstik olmayan birimler (ardalanmalı kiltaşı, silttaşı ve kumtaşı- Alacaağzı Formasyonu) ile Viziyen (Alt Karbonifer) yaşlı karstlaşma ve mağara oluşumuna son derece uygun kireçtaşlarının (Yılanlı Formasyonu) kontağına yakın bir yerde, Viziyen kireçtaşları içinde gelişmiştir. Gökgöl Mağarası'nın oluşumunda litostratigrafik özelliklerin yanı sıra D-B uzanımlı bir fay etkili olmuştur. Bu fay uzanımına göre gelişen ana galeriler, zaman zamanda kireçtaşı tabaka dalımlarına göre de uzanım gösterirler. Mağaranın eni kesitlerindeki dar ve asimetrik morfolojiler, bu durumu açıkça göstermektedir. Mağaranın bazı kolları ise ikincil fayların ve kırıkların uzanımına göre gelişmiştir.

Gökgöl Mağarası, yatağına derin bir şekilde gömülmüş Erçek Deresi'nin doğu alt yamacında bulunur ve mağaranın burada üç ağzı vardır. Hidrolojik olarak kaynak konumlu olan bu üç ağızdan ikisi fosil ve biri de aktiftir. Mağaranın ana girişi üsttedir ve on metre altında, aktif sağanak yağmurlarda akışı olan küçük bir ağız bulunur. Erçek Deresi'nin hemen kenarında ise en genç aktif ağız yer alır. Bu mağara ağzı tüm yıl aktiftir. Dar ve alçak bir sifon çıkış özelliğinde olduğundan bu ağızdan giriş yapılamaz. Toplam uzunluğu 3350 metre olan mağaranın ana galerisi, D-B veya DGD-BKB yönlü gelişim göstermiştir. Mağaranın ana galeriye bağlanan iki büyük yan kolu da vardır. Ana galeri, girişe göre (±0 m) on metre daha yukarıda kalır; dar, sulu ve bir sifonla sonlanır. Mağaranın Çöküntü Salonu’na güneyden bağlanan Güney Galeri girişe göre +17 metrede sonlanırken kuzeyden bağlanan Kuzey Galeri +21 metrede sonlanmaktadır. Mağaranın, hidrolojik olarak aktif ve yarı aktif zonda kalan yan kolları Büyük Çöküntü Salonu'nda birleşir. Mağaranın ana galerisinin Çöküntü Salonu'ndan sonraki bölümlerinin genişliği bir ile beş metre arasındayken tavan yükseklikleri 0,5 - 8 metreler arasında değişmektedir. Mağaranın girişten Büyük Çöküntü Salonuna kadar olan turizme açılan bölümünün genişliği iki ile beş metreler arasındadır ve tavan yüksekliği daha fazladır.

Çevresi akarsularla derince bir şekilde yarılmış Gökgöl Mağarası, Pliyosen reliyef sisteminin derinlik karstına ait bir şeklidir. Pliyosen sonrasında Erçek Deresi'nin yatağına gömülmesi sonucunda mağara kesilerek yüzeye açılmıştır. Mağara belirgin basamaklarla birbirinden ayrılan dört kattan meydana gelmesi, bölgenin de dört farklı jeomorfolojik ve hidrolojik gelişim döneminde geliştiğini gösterir. Bu özelliğiyle çok dönemli oluşuma sahip mağaranın ilk oluşan bölümü, Büyük Çöküntü Salonu'nun hemen üzerinde, girişe göre +43 metrede yer alır. Bu kat, tavandan damlayan suların dışından tamamen kuru yani fosildir. Mağaranın ikinci katı, Büyük Çöküntü Salonu'nun +19 metrede yer alır ve fosildir. Bu kat, çeşitli boyutlardaki ve renklerdeki damlataşlarla kaplıdır ve mağaranın fosil girişine bağlanır. Mağaranın üçüncü katını, Giriş Bölümü, Damlataşlı Salon ve yeraltı deresinin aktığı aktif bölümü oluşturur. Gökgöl’ün dördüncü katı ise ana galeriden akan yeraltı deresinin mağaranın çıkışına gelmeden önce birdenbire kuzeye döndüğü aktif galeridir. Birbirine bağlı dört birinci ve ikinci fosil katları, vadoz zonda bulunur ve bu katlar mağaranın ilk oluşan bölümleridir. Mağaranın üçüncü ve dördüncü katları aktif ve yarı aktif zonlarda bulunur. Tüm mağara kollarından gelen sular, Büyük Çöküntü Salonu'nda birleşerek yarı aktif ana galeriyi kesen bir çatlağa girerek aktif galeride kaybolur. Bu sular da Erçek Deresi kenarında açığa çıkmaktadır.

Gökgöl Mağarası, damlataş çökelimi bakımından son derece zengindir. Gökgöl'ün özellikle fosil katları her renkten sarkıtlar, dikitler, sütunlar, örtü, bayrak ve perde damlataşlarıyla süslüdür. Mağaranın aktif ve yarı aktif katları ise sadece makarna sarkıtlar ve duvar damlataşlarıyla süslenmiştir. Ayrıca bu bölümde yeraltı deresine ait tavan ve yan duvarlarda aşınım ile tabanda birikim (çakıl, kum ve mil depoları) şekilleri gelişmiştir. Yan kolların ve belirgin çatlakların kesiştiği bölümlerde ise tavan çökmeleri oluşmuştur. Bu çökmelerle oluşan irili ufaklı bloklar fosil salonları bölümlere ayırmıştır.
Gökgöl Mağarası'nın hemen hemen her bölümü benzer meteorolojik özelliklere sahiptir. Ağustos 1994’te mağaranın aktif-yarı aktif katlarında yapılan ölçümlere göre sıcaklıklar 11-18ᵒC, mutlak nem yüzde 61-89 arasında olduğu tespit edilmiştir. Mağaranın fosil katlarında ise sıcaklıklar 15-16ᵒC, mutlak nem yüzde 74-77 arasındadır. Mağarada belirgin bir hava akımı yoktur.