Кунгурская ледяная пещера связана с Ледяной горой - гипсовым массивом у реки Сылвы. Породы этой территории относятся к пермской геологической истории: гипсы, ангидриты, доломиты и известняки образуют растворимые толщи, в которых вода постепенно создает пустоты, трещины и подземные галереи.
Главный процесс здесь - карст. Дождевая, талая и речная вода проникает в породу, растворяет гипс и выносит вещество наружу. Со временем отдельные полости расширяются, соединяются ходами, а часть сводов обрушается. Поэтому многие гроты имеют куполообразный профиль и мощные глыбовые осыпи.
Ледяная гора важна не только как вмещающая порода. Ее рельеф, близость Сылвы и система трещин влияют на вентиляцию, влажность и температурные зоны пещеры. Из-за этого рядом могут существовать участки с многолетним льдом и зоны с устойчивой положительной температурой.