Το σπήλαιο Πετραλώνων ή «Κόκκινων Πετρών» ανοίγεται στους δυτικούς πρόποδες του όρους Κατσίκα. Σχηματισμένο πριν από ένα και πλέον εκατομμύριο χρόνια μέσα στους ασβεστόλιθους του Άνω Ιουρασικού, έχει έκταση περίπου 10.000τ.μ., με μεγάλες αίθουσες κατάκοσμες από πολύχρωμους σταλαγμιτικούς σχηματισμούς.

Ο επισκέπτης, αφού διασχίσει την οριζόντια τεχνητή σήραγγα, φτάνει στο σπήλαιο και, ακολουθώντας τη διευθετημένη διαδρομή, μήκους περίπου 300μ., διέρχεται από τις κυριότερες αίθουσες και θαλάμους του, όπου έχει την ευκαιρία να θαυμάσει αυτό το μεγαλειώδες δημιούργημα της φύσης.

Η αρχική είσοδος του σπηλαίου σήμερα είναι σφραγισμένη. Ήταν ένα κυκλικό άνοιγμα στην οροφή μιας μεγάλης αίθουσας, από το οποίο μπαινόβγαιναν στο σπήλαιο άνθρωποι και ζώα για πολλές δεκάδες χιλιετίες. Από αυτό έπεφταν επίσης στο εσωτερικό πέτρες και χώματα, σχηματίζοντας με τα χρόνια έναν τεράστιο κώνο, ο οποίος σταδιακά έφραξε τελείως την είσοδο.

Το σπήλαιο ανακαλύφθηκε το 1959 από κατοίκους του χωριού που βρήκαν στο εσωτερικό του πολλά απολιθωμένα οστά ζώων Το 1960 βρέθηκε ένα ανθρώπινο κρανίο. Πρόκειται για το αρχαιότερο ανθρώπινο λείψανο που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα στον ελλαδικό χώρο, το οποίο ανήκει σε πρώιμο μεταβατικό στάδιο ανάμεσα στον Homo erectus και τον αρχαϊκό Homo sapiens (Ανατομικά Σύγχρονο Άνθρωπο), ιδιαίτερα σημαντικό για τη μελέτη της εξέλιξης του ανθρώπινου είδους καθώς και για την παρουσία του στην ευρωπαϊκή ήπειρο.

Ανασκαφές που διενεργήθηκαν στο εσωτερικό του σπηλαίου, αρχικά από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και στη συνέχεια από την Ανθρωπολογική Εταιρεία Ελλάδος, απέδωσαν πολυάριθμα ευρήματα της Παλαιολιθικής Εποχής, τα οποία χρονολογούνται από το Μέσο Πλειστόκαινο, περίπου πριν από 600.000 - 300.000 χρόνια. Πρόκειται δηλαδή, για μια από τις αρχαιότερες αρχαιολογικές θέσεις της Ευρώπης. Το σπήλαιο χρησίμευε τότε ως καταφύγιο ανθρώπων, αλλά και σαρκοβόρων ζώων. Άνθρωποι και σαρκοβόρα δεν ζούσαν βέβαια μαζί, αλλά εναλλάσσονταν. Από τη δραστηριότητα των παλαιολιθικών ενοίκων του έχουν διασωθεί κυρίως οστά από τα διατροφικά τους κατάλοιπα, τα οποία μαρτυρούν τις κυνηγετικές τους πρακτικές και τις διατροφικές τους συνήθειες, καθώς και τα λίθινα εργαλεία τους, μαρτυρίες της τεχνολογίας και του πολιτισμού τους. Όταν οι άνθρωποι εγκατέλειπαν το σπήλαιο, αυτό χρησίμευε ως καταφύγιο των σαρκοβόρων ζώων, τα οποία μετέφεραν μέσα σ? αυτό τη λεία τους, αφήνοντας έτσι πολλά αποφάγια, κυρίως οστά φυτοφάγων ζώων. Τα ίδια τα σαρκοβόρα, εξάλλου, πέθαιναν μέσα στο σπήλαιο κι έτσι έχουν βρεθεί μεγάλες ποσότητες οστών, πολύτιμες πηγές πληροφοριών για την πανίδα και το περιβάλλον εκείνων των περιόδων.

Μέρος των ευρημάτων εκτίθεται στο μουσείο Πετραλώνων, το οποίο ύστερα από την ολοκλήρωση του έργου «Επανέκθεση συλλογών Μουσείου Πετραλώνων» είναι και πάλι επισκέψιμο για το κοινό από τις 26 Αυγούστου 2024.

Στις εγκαταστάσεις περιλαμβάνονται, επίσης, χώρος στάθμευσης αυτοκινήτων, φυλάκιο-εκδοτήριο εισιτηρίων, αναψυκτήριο και χώροι υγιεινής.