Kétmilliós fővárosunk épületei alatt 50-60 méterrel még a 21. század elején is kilométernyi ismeretlen barlangjáratokat tárnak fel a kutatók. A budai oldal Rózsadomb-Szépvölgy alatt felfedezett barlangjainak összhosszúsága megközelíti az 58 kilométert.
A barlangok keletkezésének megismeréséhez vissza kell mennünk a földtörténeti triász időszakig (kb. 200-220 millió évvel ezelőttig), amikor a Budai-hegység nagy részét felépítő karbonátos kőzetek, mészkő- és dolomittömegek rakódtak le az akkori sekély tengerben. Később a felső-eocén kortól (kb. 40 millió éve) további tengeri üledékek (mészkő-, márga- és agyagrétegek) fedték be a triász üledékeket. A miocén korban (kb. 15-20 millió éve) kezdődött a Budai-hegység kiemelkedése, itt a jól karsztosodó kőzetek fokozatosan a felszínre bukkantak az agyagos fedőüledékek alól. Ezzel egy időben a Pesti-síkság aljzata töréslépcsők mentén a mélybe süllyedt, itt a vízzáró agyagos kőzetek a triász üledékeket fedik. A beszivárgó vizek a karsztos kőzetekben tudnak áramlani, így a vízzáró üledékek a töréslépcsők mentén a Budai-hegység pereméhez „irányítják” a felmelegedett vizeket, ahol azok forrásokban törnek a felszínre (Lukács-, Rác-, Gellért-fürdő, stb.). A hegység barlangjai abban a zónában keletkeztek, ahol a feláramló meleg és a leszivárgó hideg karsztvizek keveredni tudtak. Az üregrendszereket a víz teljesen kitöltötte egykor, jellemzően labirintusos bonyolult alaprajzú járatrendszereket oldva a mészkőbe. A barlangok formakincsére jellemzőek a gömbüstök és a sajtlyukakra emlékeztető oldási formák. Miután a vízszint süllyedt a barlangok járatai szárazra kerültek, ezekben a járatokban különleges ásványkiválások képződhettek: pattogatott kukoricára, néhol szőlőfürtre emlékeztető borsókövek, aragonit- és gipszkiválások, valamint változatos formájú cseppkőalakzatok.
A 19. század végén még egyetlen nagy barlangot sem ismertek, mert nem voltak természetes bejárataik. Hogyan bukkanhattak rá mégis ezekre a labirintusrendszerekre? A bányaművelések (Pál-völgyi-barlang 1904, Mátyás-hegyi-barlang 1920-as évek), házalapmélyítések (Szemlő-hegyi-barlang 1930, József-hegyi-barlang 1984), csatornaépítések (Ferenc-hegyi-barlang 1930) nyitották meg a későbbi nagy barlangok első szakaszait. A Molnár János-barlang nagyrészt víz alatt található járatait a Malom-tóból fedezték fel a búvár barlangkutatók.
Magyarország leghosszabb barlangja a 32 kilométer hosszú Pál-völgyi-barlangrendszer, mely nyolc barlang (Mátyás-hegyi-barlang, Pál-völgyi-barlang, Meta-barlang, Kis-hideg-lyuk, Bagyura-barlang, Harcsaszájú-barlang, Hideg-lyuk, Gábor Áron-barlang) összekötésével született. Az 1904. június 23-án felfedezett Pál-völgyi-barlang megtalálásának történetét így mesélték el a felfedezők, Scholtz Pál Kornél és Bagyura János Kadič Ottokárnak: „Scholtz a kőfejtő déli falában vízszintes szűk repedést vett észre, ezt gyertyával bevilágítva azt látta, hogy beljebb tágabb üreg van. Feszítővassal két márgalapot felszakítva az üregbe mászott, s ebben nagy kőtuskókon lekúszva, mélyebbre vezető folyosóhoz jutott. Kötélen leereszkedve, porhanyós márgaporba süppedve, nagy nehezen a folyosónak azon részéhez ért, amelyet később Keresztezésnek neveztek el. Visszatérése és a bemászás eredményének ismertetése után az egész csoport bement az újonnan felfedezett üregbe, s tovább kutatva még aznap a mai Pál-völgyi nagy barlang Kőhíd- és Színház-terméig, későbbi kirándulásuk alkalmával pedig a látszólag vakon végződő emeleti folyosóig jutottak.” Az 1980-ban beindult újabb kutatások nyomán a barlang hossza évről-évre kilométerekkel bővült (Decemberi-szakasz, Déli-szakasz, Keleti-zóna, Negyedik-negyed, Jubileumi-szakasz, stb.), ezen szakaszok bővelkednek a legkülönbözőbb ásványkiválásokban és változatos cseppkőképződményekben. A rendszer másik része, a Mátyás-hegyi-barlang az 1920-as években vált ismertté, első – 370 méteres - szakasza gabonatároló, majd óvóhely volt. Az 1948-ban feltárt Centenáris-szakasszal a barlang hossza meghaladta a 2300 métert. A barlang –fekvése miatt- mindig kedvelt kutatási célpont volt, ennek megfelelően a 20. század második felében is történtek jelentős feltárások; Metor-ág, Toldy-ág, Természetbarát-szakasz, Mikulás-ág, Kagylós-ág, stb. Több barlangkutató nemzedék álma, a Pál-völgyi- és Mátyás-hegyi-barlang összekötése 2001. decemberében sikerült a kutatóknak. Ekkor nyitották össze a Pál-völgyi-barlang Szép-völgyi-ágát a Mátyás-hegyi-barlang Természetbarát-szakaszával. A labirintusrendszer 18,7 kilométer hosszúvá vált, ami így csak kevéssel maradt el az aggteleki Baradla-barlang magyarországi szakaszainak hosszától. A Pál-völgyi kőfejtő rövidebb üregeinek kutatása a 2000-es években kapott lendületet. Az első nagy felfedezés a Harcsaszájú-barlangban történt 2008 júliusában, ekkor az addig 600 méter hosszú barlangot sikerült összekötni a Bagyura- és Kis-Hideg-lyuk-barlangokkal. A barlang hossza 1500 méterre növekedett. 2009 novemberében a Hideglyuk-barlangban sikerült több kilométernyi járatot feltárni, majd 2010 márciusában az egymást megközelítő járatok összekötésével létrejött Harcsaszájú-Hideglyuk-barlangrendszer hossza már elérte a 6 kilométert. A Pálvölgyi-Mátyáshegyi-barlangrendszer és a Harcsaszájú-Hideglyuk-barlangrendszerek összekötése egy kis barlang, a Meta-barlang segítségével történt 2011 decemberében, ahonnan előbb a Harcsaszájú-Hideglyuk-barlangrendszerbe majd a Pálvölgyi-Mátyáshegyi-barlangrendszerbe is sikerült bejutni. Az így létrejött Pál-völgyi-barlangrendszer hossza több mint 32 kilométer és jelenleg hazánk leghosszabb barlangja. Igen nagy valószínűséggel a felfedezések még nem értek véget, bíztató, hogy a Ferenc-hegyi-barlang legújabban feltárt részei a Pál-völgyi-barlangrendszer irányába mutatnak.