Động Tiên Sơn nằm trong khối núi đá vôi Kẻ Bàng thuộc xã Sơn Trạch, huyện Bố Trạch. Theo Thái Văn Kiểm trong cuốn Đất trời Việt Nam, động Tiên Sơn được tìm thấy tháng 4-1935 do một người dân địa phương phát hiện. Thời kỳ đầu mới được tìm thấy, động Tiên Sơn được người dân gọi là động Tiên, do vẻ đẹp kỳ bí của nó. Sau này khi tìm ra động Phong Nha là động nước nên người ta gọi động Tiên Sơn là động Khô.

Phong cảnh trong động Tiên Sơn được ví ví như chốn “bồng lai tiên cảnh”. Tua tủa trong động là hàng ngàn khối nhũ đá với nhiều màu sắc hư ảo. Vòm động cao, thoáng nổi rõ nhiều vân có màu như vàng bạc. Những hàng cột đá màu cẩm thạch mang nhiều dáng vẻ kỳ diệu khiến người ta ngây ngất, như đang lạc vào thiên cung hay thủy cung vậy.

Động Tiên Sơn có nét đặc biệt hơn động Phong Nha là có những phiến đá và cột đá cộng hưởng âm. Khi người ta gõ nhẹ vào thì nó sẽ phát ra những âm thanh lạ kỳ, như tiếng cồng chiêng, tiếng trống vọng ra từ chốn sâu thẳm của lòng đất.

Theo nghiên cứu của đoàn thám hiểm thuộc Hội hang động Hoàng gia Anh, động Tiên Sơn được hình thành cách đây khoảng hàng chục triệu năm, khi một dòng nước chảy qua quả núi đã đục rỗng, bào mòn núi đá vôi Kẻ Bàng. Sau đó do kiến tạo địa chất, khối núi này hoặc đã được nâng lên, hoặc đã bị hạ xuống khiến các khối đá đổ sụp ngăn chặn dòng chảy làm nên động Tiên Sơn ở phía trên. Còn phần có sông ngầm chảy qua tạo ra hang động Phong Nha.

Cũng qua thăm dò, khảo sát của đoàn thám hiểm Hội hang động Hoàng gia Anh, dù hai động nằm liền kề nhau nhưng giữa hang động Phong Nha và động Tiên Sơn không có sự ăn thông với nhau. Động Tiên Sơn có chiều dài là 980m. Từ cửa động đi vào khoảng 400m có một vực sâu chừng 10m, và sau đó là động đá ngầm tiếp tục dài gần 500m, khá nguy hiểm nên hiện nay tỉnh Quảng Bình chưa thể tổ chức tham quan du lịch ở phần này của động. Hiện chỉ có thể tham quan ở độ dài của động từ cửa vào là 400m.

Người dân ở quanh vùng cho biết là ngoài thắng cảnh đẹp đẽ của hang động Tiên Sơn thì trước đây họ đã từng nhặt được một số di vật có khả năng là di chỉ của người xưa ở trên bãi đất bằng phẳng trước cửa động. Điều đó càng làm cho động Tiên Sơn thêm kỳ bí và có sức hấp dẫn lớn.