ถ้ำเขาบินตั้งอยู่ในท้องที่อำเภอเมืองราชบุรีที่เป็นรอยต่อกับท้องที่อำเภอจอมบึง โดยอยู่ห่างจากตัวจังหวัดราชบุรีไปตามถนนสายราชบุรี – จอมบึง ประมาณ ๒๐ กิโลเมตร จากหลักฐานทางคำบอกเล่าถ้ำแห่งนี้มีการค้นพบเมื่อประมาณ ๕๐ ปีมาแล้ว โดยชาวบ้านที่ประกอบอาชีพทำไร่หาของป่าอยู่ในบริเวณนั้นก่อนที่จะมีการประกาศให้เป็นเขตป่าสงวนของชาติดังเช่นปัจจุบัน ในช่วงแรกที่มีการค้นพบนั้นบริเวณถ้ำยังรกเรื้อด้วยป่าชัฏและภายในถ้ำยังไม่ได้มีการติดตั้งระบบไฟฟ้าเพื่อให้แสงสว่างสะดวกแก่การเดินเที่ยวชม จึงทำให้มีจำนวนนักท่องเที่ยวเข้าไปเที่ยวชมในแต่ละวันในช่วงนั้นไม่มากนัก จนกระทั่งในปลายปี พ.ศ. ๒๕๒๕ จึงได้มีการระเบิดปากถ้ำเพื่อให้สามารถเข้าออกได้สะดวก ต่อมาในปี พ.ศ. ๒๕๒๖ – ๒๕๒๗ จึงได้มีการทำถนนลาดยางไปจนถึงหน้าถ้ำและในปี พ.ศ. ๒๕๒๘ จึงได้มีการติดตั้งระบบไฟฟ้า เพื่อให้แสงสว่าง การใช้ตะเกียงจุดเข้าไปชมภายในถ้ำ ครั้นต่อมาในช่วงปี พ.ศ. ๒๕๓๕ กรมป่าไม้ กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ จึงได้ยกพื้นที่ที่ตั้งของถ้ำและบริเวณใกล้เคียงให้จังหวัดราชบุรีโดยสำนักงานจังหวัดราชบุรีเป็นผู้ดูแลรักษา ซึ่งจังหวัดราชบุรีโดยสำนักงานจังหวัดราชบุรีก็ได้ประสานงานของบประมาณจากการท่องเที่ยวแห่งประเทศไทยดำเนินการพัฒนาระบบไฟฟ้าส่องสว่างภายในถ้ำแลสภาพภูมิทัศน์โดยรอบถ้ำดังที่ปรากฏในปัจจุบันแล้วเสร็จในปี พ.ศ. ๒๕๓๖ ส่งผลให้มีนักท่องเที่ยวทั้งชาวไทยและชาวต่างชาติเข้าชมกันวันละหลายร้อยคน
ประวัติที่มาของชื่อเรียกของถ้ำเขาบินนั้น มีผู้ให้คำสันนิษฐานเป็นสองความเห็นด้วยกัน ความเห็นทางแรกเป็นเรื่องเล่าว่า มีพ่อค้าชาวจีนแล่นเรือสำเภาใหญ่ผ่านมา แล้วเรือเกิดชนหัวเขาด้านหนึ่งบิ่นไป ชื่อถ้ำเขาบินจึงคงเรียกเพี้ยนมาจากคำว่า “เขาบิ่น” ส่วนความเห็นที่สองเห็นว่าคงมาจากห้องหนึ่งภายในถ้ำมีหินย้อยสีขาวหม่นยื่นออกมาเหมือนนกเขากำลังกระพือปีกเหมือนจะบิน
ที่ตั้งของถ้ำเขาบินอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ ๒๗๒ เมตร ปากถ้ำสูงจากพื้นดินประมาณ ๕ เมตร เนื้อที่ภายในถ้ำมีประมาณ ๕ ไร่เศษ จากปากถ้ำถึงบริเวณลึกสุดมีความยาวประมาณ ๕๐๐ เมตร บริเวณภายในถ้ำสามารถแบ่งออกเป็นห้องหรือคูหาใหญ่ ๆ ได้ทั้งหมด ๘ ห้อง ซึ่งแต่ละห้องได้มีการตั้งชื่อตามสภาพของหินงอกหินย้อยให้คล้องจองกันตามลำดับ โดยห้องแรกเป็นบริเวณกว้างที่นักท่องเที่ยวมารวมกันเมื่อก้าวเข้ามาจากปากถ้ำซึ่งประดับด้วยหินงอกหินย้อยรูปทรงต่าง ๆ กันได้ตั้งชื่อว่า “โถงอาคันตุกะ” ห้องที่สองเป็นบริเวณที่มีหินงอกหินย้อยบริเวณนี้มีหินงอกหินย้อยรูปทรงคล้ายริ้วของผ้าม่านรูปกลีบมะเฟืองงดงามจึงมีการตั้งชื่อว่า “ศิวสถาน” ห้องที่สองเป็นบริเวณที่มีธารน้ำไหลผ่านจนทำให้หินงอกหินย้อยบริเวณนี้มีลักษณะคล้ายน้ำตกและลำธารก็ได้มีการตั้งชื่อว่า “ธารอโนดาต” ห้องที่สี่อันเป็นที่มาของชื่อถ้ำเขาบินมีลักษณะของหินงอกหินย้อยคล้ายนกกำลังบิน มีการตั้งชื่อว่า “สกุณชาติคูหา” ห้องที่ห้าหินงอกหินย้อยมีลักษณะคล้ายเวทีที่มีฉากหลังท่ามกลางบรรยากาศโอ่อ่าราวกับห้องประชุมหรือสโมสร จึงมีการตั้งชื่อว่า “เทวสภาสโมสร” ส่วนห้องที่หกที่อยู่ในบริเวณท้ายสุดของถ้ำ และมีบ่อน้ำแร่ขนาดเล็กที่น้ำไม่เคยเหือดแห้งจนชาวบ้านพากันเชื่อว่าเป็นบ่อน้ำศักดิ์สิทธิ์อยู่ภายในมีการตั้งชื่อว่า “กินนรทัศนา” ห้องที่เจ็ดเป็นบริเวณที่หินงอกหินย้อยมีลักษณะคล้ายกับต้นไม้ขนาดใหญ่จำนวนมากจึงได้ตั้งชื่อว่า “พฤกษาหิมพานต์” และห้องสุดท้ายเนื่องจากหินงอกหินย้อยมีลักษณะรูปทรงคล้ายเหล่าฤๅษี งู และดอกไม้นานาชนิด ก็ได้ตั้งชื่อว่า “อุทยานทวยเทพ” ตามลำดับ
