Adıyaman’ın kuzeyinde, Adıyaman-Çelikhan karayolunun dokuzuncu kilometresinde yer alan ve Adıyaman’ın Merkez ilçesinin Kuyucak Bucağı’na bağlı Palanlı Köyü’nün bir kilometre güneybatısında yer almaktadır. Ortasından Palanlı Çayı’nın geçtiği Palanlı Vadisi’ne bakar bir şekilde yamaçta yer alan Palanlı Mağarası, köyün güneybatısında, Adıyaman-Çelikhan karayolunun 200 metre altında konumlanmaktadır. Oldukça zor ulaşılan mağaranın etrafı ağaçlarla çevrelendiği için, dokunulmamış doğal peyzaj içindeki mağara girişi vadiden fark edilmemektedir. Nitekim mağara büyük olasılıkla bu özelliği nedeniyle eskiçağlarda barınmak amacıyla kullanılmıştır.

Duvarlarında ilkel çizgilerle yapılmış keçi ve geyik resimleri vardır. Kazıma tekniği ile yapılmış dağ keçisi figürleri insanlık tarihinin günümüze ulaşmış az sayıdaki somut örneklerinden biridir. Bu mağara, insanların henüz avcılık ve toplayıcılık yaparak yaşamını sürdürdüğü dönem olan Paleolitik dönem (MÖ 40 bin) insanları tarafından kullanılmıştır. Bu mağara ayrıca, Türkiye’de tespit edilmiş keçi figürü içeren yedi adet arkeolojik alandan biridir. Bu özellikleri ve içinde bulunduğu kültürel peyzajla birlikte Palanlı Mağarası doğal, kültürel ve bilimsel açıdan öneme sahiptir. Mağaranın duvar yüzeyleri grafitiler, insan eliyle kazınmış ve muhtemelen mağaranın içinde hayvanların barınması sırasında çobanlar tarafından yakılan ateşin neden olduğu siyahlanma/is nedeniyle bozulmuş ve tahrip edilmiştir. Mağaranın yer aldığı derin vadi ise ender bulunur bir tabiat parçasıdır. Mağara, arkeolojik sit alanı olarak tescillidir. Palanlı Mağarası’na 2009 yılının Eylül ayında yapılan ziyaret sırasında mağaranın her iki girişinin de Müze Müdürlüğü tarafından demir korkulukla kapatılarak koruma altına alındığı görülmektedir.

Palanlı Mağarası, ulusal ve uluslararası düzeyde pek de bilinen ya da sıklıkla ziyaret edilen bir arkeolojik alan değildir. Mağaranın köye olan uzaklığı, mağaraya erişim zorluğu ve tescilli olması nedeniyle köylüler tarafından kullanılmamaktadır. Ancak köylüler, Palanlı Köyü’ne gelen ve mağarayı bulmak isteyen turistlere yardımcı olarak, gönüllü rehberlik yapmaktadırlar. Bölgeye az sayıda da olsa mağara hakkında bilgi düzeyine sahip bilinçli yerli ve yabancı ziyaretçilerin geldiği belirtilmektedir. Köye gelen ziyaretçiler için kalacak yer ya da yeme-içme işletmesi olmaması nedeniyle, gerektiğinde köylülerin ziyaretçileri kendi evlerinde ağırladıkları anlaşılmaktadır.