La renommée de Han-sur-Lesse est due à ses célèbres grottes et au résultat du travail de deux éléments sur une période de plusieurs millions d’années. Dans un premier temps, celui de l’eau de pluie qui, devenue acide lors de son passage dans l’humus (terre formée de végétaux décomposés), a infiltré et rongé les strates (couches superposées de calcaire, formées par les coraux et coquillages au fond de la mer qui recouvrait toute la terre). Lors du retrait de la mer, ces strates se plissèrent et se fissurèrent verticalement. Dans un second temps, l’eau de la Lesse, chargée de terre et de cailloux, a pénétré ces fissures. Elles se sont ainsi usées et élargies pour devenir finalement des galeries et salles sur quelques 14 km, la rivière creusant toujours plus bas. Au fil du temps, certaines galeries noyées ont été libérées. Des concrétions y sont apparues, provoquées par l’accumulation des anneaux de calcaire dont étaient chargées les gouttes d’eau de pluie après leur traversée du sol. Ces concrétions de calcaire se nomment stalactites, lorsqu’elles tombent du plafond, et stalagmites, lorsqu’elles montent du sol. Leur vitesse de formation est très variable : de 0,2 cm à 9,6 cm par siècle. En hiver comme en été, la température dans les grottes se stabilise à 13°. Une fouille systématique du site a révélé plusieurs niveaux d'occupation de sol s'étageant de la fin de l'âge de pierre à l'époque romaine et au Moyen Age.