Para entender los orígenes y la formación geológica de la cavidad, debemos remontarnos 40 millones de años atrás, momento en que las tierras que hoy forman parte de la Conca de Barberà, eran parte del fondo marino de un gran mar, en el cual se iban depositando los guijarros redondeados provenientes de los ríos y barrancos que desembocaban. Hace 25 millones de años, las aguas de este mar se desplazaron y en su lugar quedó un extenso espacio de llanura pantanosa. Con el tiempo esta zona pantanosa se secó y los cantos rodados y sedimentos que habían formado parte de aquel antiguo fondo marino se compactaron, convirtiéndose en una roca sólida y dura, que conocemos como conglomerado.
Desde tiempos remotos, las aguas de las lluvias y los deshielos de las nieves caídas en pasadas épocas glaciares, así como la presencia del frondoso Bosque de Poblet que actúa a modo de esponja, han conferido en esta área un grado importante de retención hídrica . La mayor parte de estas aguas se precipitan hacia el Pla de la Conca, formando un conjunto de arroyos y barrancos como el del Titllar, los Torners, las Fargues, la Pena y, principalmente, el de Castellfollit que reúne las aguas de las laderas de la Argentada y del Tossal Rodó.
La mayor parte del agua que recogen y transportan todos estos arroyos y barrancos confluye en el encinar de la Mata, un área que está formada por materiales arenosos y de gran capacidad de filtración, que actúa como un gran campo de dolinas o tapujos por donde se filtran las aguas hacia el interior de la tierra. Esta circulación de aguas subterráneas provocó el desgaste de los conglomerados y la apertura de diversas fisuras o fracturas, que dieron lugar a la formación de todo un entramado de conductos y galerías por donde empezó a correr un auténtico río subterráneo.