Hasan Dağı’ndan (3268 metre) çıkan andezit ve bazalt yoğunluklu lavların soğumasıyla ortaya çıkan çatlaklar ve çökmeler sonucunda oluşmuştur. Bu çatlaklardan yol bulan Melendiz Çayı, binlerce yıllık aşındırma sonucunda kanyonun bugünkü görünümünü kazanmasında önemli rol oynamıştır. Melendiz Dağları'ndan doğup, vadiyi derin ve dik biçimde yarıp, 30’a yakın menderes çizen Melendiz Çayı, güneydoğu-kuzeybatı yönünde akmakta ve Mamasın Barajı’na dökülmektedir.

Ihlara Vadisi, ortalama 150 metre derinliğe, 200 metre genişliğe ve 18 kilometrelik uzunluğa sahiptir. Vadiyi şekillendirip, can veren Melendiz Çayı vadideki yaşamın ana kaynağıdır. Vadi çevresinde bozkır bitki örtüsü hakim iken, vadi içerisinde yeşilin her tonunun hakim olduğu bağlar bahçeler bulunmaktadır. Vadi tabanı bölgedeki karasal iklimden bağımsız olarak doğal bir mikro klima özelliği göstermektedir. Vadi tabanında tipik Akdeniz iklimi bitkilerini de görmek mümkündür. Vadide 43’ü endemik bitki türü bulunmaktadır.

Ihlara Vadisi sahip olduğu biyolojik çeşitliliğin yanı sıra kültürel kalıntılarıyla da öne çıkmaktadır. Tarihi kayıtlar MS XI. yüzyılda Ihlara Vadisi'nde yüzden fazla kilise, manastır ve 1500 yüzden fazla yerleşim biriminde 80 ila 100 bin civarında nüfusun yaşadığını göstermektedir. Bugün vadide 12’si ziyarete açık, 105 civarında kilise bulunmaktadır. Bu kiliseler 14 kilometrelik yol boyunca Ihlara’dan Selime’ye kadar uzanmakta, kiliselerin en eski örnekleri IV. yüzyıla tarihlendirilmektedir.

Ihlara Vadisi’nde gerek kaya çökmeleri gerek sel sularının getirdiği çamur nedeniyle birçok kilise ve yerleşim yeri ya göçük altında kalmış ya da çamurla dolarak kaybolmuştur. Bu doğal tahribatın yanı sıra vadinin yerleşim yeri olarak kullanılmaktan vazgeçildiği tarihten açık hava müzesi olarak koruma altına alındığı tarihe kadar geçen süre içinde define hırsızları tarafından da tahrip edilmiştir. Ancak yine de tüm tahribata karşın ziyarete açık kiliseler halen canlılığını ve renk uyumunu kısmen koruyan fresklerle bezelidir.

Ihlara Vadisi’ne yaklaşık 400 basamaklı bir merdiven yardımıyla inilebilmektedir. Merdivenlerin zemine ulaştığı yerde Ağaçaltı Kilisesi bulunmaktadır. Vadide gezilebilen kiliseleri Ihlara ve Belisırma grubu kiliseleri olarak iki gruba ayırmak mümkündür. Merdivenli iniş noktasından başlanarak; vadinin sağ tarafında Ihlara grubu kiliseleri olan Pürenliseki, Kokar, Eğritaş, Karanlıkkale, Yılanlı ve Sümbüllü kiliseler ziyaret edilebilir. Vadinin sol tarafında ise Belisırma grubu kiliseleri olan Aziz Georges, Bahattin Samanlığı, Direkli, Ala Kilise, Karagedik kiliseler ziyaret edilebilmektedir.

Ihlara Vadisi, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından sahip olduğu tüm değerlerini korumak için Özel Koruma Bölgesi ilan edildi.

Eski adı Peristremma olan (sözcük “dönerek akan su” anlamına gelir), 14 kilometre uzunluğundaki Ihlara Vadisi, Aksaray il merkezine 40 kilometre uzaklıkta, Güzelyurt ilçesi sınırları içinde yer alır. Melendiz Çayı (Potamus, Kapadukus–Kappadokya Irmağı) vadiyi baştanbaşa kat eder. Irmak, Ihlara Kasabası’ndan başlayarak yer yer kanyonu 100–120 metre derinliğe kadar yarar; kuzeybatı istikametinde Selime Kasabası, Yaprakhisar ve Belisırma köylerinin bulunduğu geniş vadiye, oradan da Tuz Gölü’ne yönelir. Ihlara Vadisi’nin doğal oluşumu ve korunaklı yapısı, burayı Hristiyanlık açısından önemli merkezlerden biri hâline getirmiştir. IV. yüzyıldan itibaren önemli bir manastır merkezi olan Ihlara Vadisi’nde, yapıldıkları dönemin resim sanatı özelliklerini yansıtan çok sayıda kilise bulunmaktadır.

Yöre insanı, ilk yerleşimlerden günümüze kadar, çevredeki kayaları oluşturan tüf malzemenin kolay oyulabilme özelliğinden sürekli yararlanmıştır. Yüzyıllar boyunca yerleşim, jeolojik yapı nedeniyle kaya içi yaşam biçiminde sürmüştür. Bölgede bol miktarda bulunan ve kolay işlenebilen yöresel taş, konut yapımında da ustalıkla kullanılmıştır. Doğal çevre ile kültürün etkileşimi sonucunda, bugünkü kültürel peyzaj değerleri ortaya çıkmıştır. Vadi içinde 105 kaya kilisesinin varlığı bilinmektedir; günümüzde bunlardan 11’i ziyaretçiye açıktır. Kiliselerin duvarlarındaki freskler, dönemin yaşamına ilişkin izler taşır. Ayrıca sığınma ve savunma amaçlı oluşturulan yeraltı şehirleri de Ihlara Vadisi çevresinde yer alan ve günümüze ulaşan kültürel peyzaj değerlerindendir. Bunun yanında, bölgenin doğal malzemesiyle inşa edilen yöreye özgü mimari eserler olan evlerin bir kısmı günümüzde hâlen konut olarak kullanılmaktadır.

Kapalı Yunan haçı ve serbest haç planlı, tek ve çift nefli kaya oyma kiliseler, vadinin dik yamaçlarında sağlı sollu yer alarak ortasından akan Melendiz Çayı’nın sularıyla bütünleşir. Vadi, doğal yapısı itibarıyla IV. yüzyıldan itibaren keşişler ve rahipler tarafından uygun bir inziva yeri olarak kullanılmıştır. Kiliselerde İsa’nın hayatı, İncil’deki konular, din büyükleri ve onlarla ilgili olaylar resimlerle anlatılmaya başlanmıştır. Vadideki freskli kiliselerde (Sümbüllü, Yılanlı, Kokar, Ağaçaltı, Pürenliseki, Eğritaş, Kırkdamaltı, Bahattin Samanlığı vb.) İsa’nın Doğumu, Meryem’e Müjde, Ziyaret, Mısır’a Kaçış, Son Akşam Yemeği gibi sahneler görülebilir. Vadide yer alan Selime Kasabası ve Yaprakhisar Köyü’nde de önemli kiliseler bulunmaktadır. Ayrıca vadi içerisinde, Kapadokya bölgesinde özellikle Ürgüp’te görülen ve boyları zaman zaman 50 metre’yi bulan peribacalarına rastlanır. Vadi içindeki sıcak su çıkışları ise kaplıcaların oluşmasına zemin hazırlamıştır. Bu özellikler, Ihlara Vadisi’nin turizm açısından önemli bir potansiyele sahip olmasını ve bölge ekonomisi için bir çekim unsuru hâline gelmesini sağlamıştır.

Hasandağı ve Melendiz Dağı volkanlarından çıkan yoğun lav akıntılarının etkisiyle şekillenen; bin yıllık bir süreçte adeta bir sanat eseri gibi oyulan vadi ve yakın çevresi, kültürel ve doğal yapısıyla Kapadokya Bölgesi’yle ortak bir karakter taşır. Kapadokya’nın kapısı konumundaki Ihlara Vadisi; Hristiyanlık açısından önemli bir dinî merkez olması nedeniyle inanç turizmi, Selime’deki peribacalarıyla doğa turizmi, Ziga/Zığa Kaplıcası ile sağlık turizmi, vadi içindeki Melendiz Çayı ve yeşil dokusuyla da rekreasyon açısından önemli bir turizm potansiyeli barındırır.