Микроклимат Кунгурской пещеры устроен сложнее, чем просто постоянная подземная прохлада. В разных частях маршрута температура и влажность различаются: у входных зон сильнее влияние наружного воздуха, в глубине стабильнее температура горного массива, а в холодных гротах дольше сохраняется лед.
Зимой пещера накапливает холод. Холодный воздух тяжелее теплого и может проникать в нижние участки, охлаждая стены, пол и ледяные образования. Летом прогрев идет медленнее, поэтому в отдельных зонах температура остается около нуля или ниже.
Высокая влажность помогает сохранять выразительность подземного ландшафта: вода конденсируется, замерзает, образует кристаллы и ледяные натеки. Именно сочетание вентиляции, влажности и рельефа делает ледяные гроты особенно эффектными.