แบ่งตามลักษณะและทิศทาง

• ถ้ำแนวนอน ทอดตัวยาวลึก
• ถ้ำชั้น ภายในแบ่งเป็นหลายๆ ชั้น
• ถ้ำแนวตั้ง ทอดตัวแนวตั้งลึกลงไปในดิน
• ถ้ำแนวลาด ทอดตัวลาดเท ไม่ขนานหรือตั้งฉากกับระดับพื้น [ต้องการอ้างอิง]

แบ่งตามโครงสร้าง

• ถ้ำหินปูน เกิดจากการกัดเซาะของน้ำใต้ดินและน้ำฝนจนทำให้เกิดเป็นโพรงถ้ำ
• ถ้ำน้ำแข็ง เป็นถ้ำในแถบขั้วโลก ส่วนใหญ่เกิดจากการละลายในธารน้ำแข็ง สามารถเกิดได้ในเขตหุบเขาที่อุณหภูมิต่ำตลอดปีด้วยเช่นกัน
• โพรงหินชายฝั่ง เกิดจากคลื่นทะเลที่กัดเซาะหินผาจนเกิดเป็นโพรงถ้ำ
• ถ้ำภูเขาไฟ เกิดจากการเย็นตัวของลาวาขณะไหลทะลักออกมาจากภูเขาไฟ [ต้องการอ้างอิง]