Les preuves les plus anciennes d'une activité humaine dans la région sont des têtes de hache néolithiques et des objets similaires découverts dans certaines des cavernes. Phong Nha – Kẻ Bàng abrite des vestiges archéologiques et historiques, notamment une inscription hiéroglyphique antique de la minorité Cham[1].

Des inscriptions du royaume de Champa, trouvées sur des stèles et des autels dans la caverne, indiquent le passage de populations Cham. En 1550, Dương Văn An (en) est le premier auteur vietnamien à mentionner dans ses textes la caverne de Phong Nha. La caverne est décrite sur neuf urnes de la citadelle de la dynastie Nguyễn à Hué[1]. En 1824, la caverne de Phong Nha a été baptisée par l'empereur Minh Mạng du nom de « Diệu ứng chi thần » (Chữ nho : 妙應之神) ; elle a été également désignée par les souverains de la dynastie Nguyễn sous le nom de « Thần hiển linh » (Chữ nho : 神顯靈)[2].

À la fin du XIXe siècle, le prêtre catholique français Léopold Michel Cadière a conduit une expédition dans la caverne de Phong Nha, et y a découvert à cette occasion des inscriptions datant du Royaume de Champa. En juillet 1924, un explorateur anglais, Barton, a déclaré que la caverne de Phong Nha n'avait rien à envier, sur le plan de la beauté, à des cavernes célèbres comme le gouffre de Padirac (France) ou les grottes du Drach (Espagne)[3].

En 1935, une nouvelle caverne a été découverte fortuitement par un habitant du cru. Elle a reçu le nom de caverne de Tiên Sơn (soit littéralement caverne de contes de fées). Le fait de n'être pas parcourue par une rivière souterraine lui a également valu le nom de « caverne sèche ».

En 1937, le bureau du tourisme du gouvernement général de l'Indochine française a publié une brochure pour présenter le tourisme à Quang Binh et mettre en valeur la caverne de Phong Nha, considérées dès cette époque comme l'un des sites les plus intéressants d'Indochine.

À la fin du XIXe siècle, l'empereur Hàm Nghi avait utilisé cette caverne comme base d'opérations de la résistance vietnamienne contre la colonisation française[1]. Pendant la guerre du Viêt Nam, les cavernes ont été réutilisées comme base, cette fois par l'Armée populaire vietnamienne[4] ; cette base comportait le bac de Xuân Son, une étape de la piste Hô Chi Minh, les grottes de six sœurs, la grotte de Neuf Étages, le bac de Nguyễn Văn Trỗi et les grottes de Tuyên Hóa et Minh Hoa[4].

Avant 1990, plusieurs explorations ont été conduites par des Vietnamiens et par des équipes étrangères. En 1990, pour la première fois, l'université de Hanoï a accepté l'offre de coopération de l'association britannique de spéléologie ; une expédition conjointe, ayant pour but l'étude de la caverne de Vom, a rassemblé un groupe de la British Cave Research Association, et des membres de la Faculté de géologie et géographie de l'université nationale du Viêt Nam de Hanoï sous la direction d'Howard Limbert. À la suite de ces recherches, il a été proposé à l'UNESCO d'inclure le site au patrimoine mondial.

En 1992, un groupe composé de douze scientifiques britanniques et six professeurs de l'université de Hanoï a terminé l'exploration des 7 729 m de la caverne de Phong Nha et des 13 690 m de la caverne de Vom, ainsi que de grottes et cavernes adjacentes.

En 1994, une troisième exploration a été effectuée par un groupe comptant onze scientifiques britanniques et cinq professeurs de l'université de Hanoï.

Les résultats de ces trois explorations ont apporté aux autorités vietnamiennes une meilleure connaissance de l'ensemble des cavernes et des grottes, ce qui a facilité le développement de protections, de planifications et l'essor du tourisme[5].

En 2005, les scientifiques de la British Cave Research Association ont découvert une nouvelle caverne, qu'ils ont appelée caverne du paradis (Dộng Thiên Đường). Celle-ci est plus grande et probablement plus ancienne que la caverne de Phong Nha[6],[7]. Le 1er juin 2006, le ministère de la culture et l'information vietnamien a publié une série de timbres commémorant cette découverte[8].

En avril 2009, des chercheurs britanniques ont découvert la plus grande grotte du monde, baptisée Son Dông. Selon The Daily Telegraph, la plus grande cavité ferait plus de 5 km de long, 200 mètres de haut et 150 mètres de large, soit le double des dimensions de la plus grande grotte commue jusqu'ici, située en Malaisie. Sa longueur totale serait de 6,5 km. Lors de cette expédition, ils ont répertorié 20 nouvelles cavités, pour une longueur totale de près de 56 km, ce qui porte le nombre de sites spéléologiques de la région à 150.

Le système des cavernes de Phong Nha s'étend sur une longueur totale de 62 km, selon le nouveau chiffre fourni par les explorateurs britanniques[9].