洞穴形成作用（英语：Speleogenesis）是主要的形成作用导致洞穴的起源和发展，是决定喀斯特地形水文地质基本特征，并控制其演化的过程。 这个过程主要由于水中二氧化碳所造成的碳酸，而溶解石灰岩中的碳酸钙的作用。
大多数石灰岩洞穴是通过雨水流入岩石裂缝，溶解碳酸钙而造成的，若水含饱和二氧化碳，碳酸钙反应形成可溶性碳酸盐钙。
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
当雨水通过大气层时，它们会溶解二氧化碳，形成稀碳酸溶液，该溶液在能渗透并积聚在石灰岩中的裂缝，层面，节理面和断层中。 然后，被水接触的石灰岩反应成为碳酸轻钙，溶于水中，并从断层中移除。
潜水通道（Phreatic）在完全充满水的条件下形成，其天花板和墙壁可能像地板一样容易被侵蚀。潜水通道的形状通常是沿着裂隙的椭圆形，而更圆形的形状通常表示水流动较快，有深袋的通常表示水流动较慢。
包气带通道的通常在俱有水和气界面的地方形成，并且是具有类似地表河流的峡谷状通道。若洞穴中有峡谷存，代表地下水位曾降低过。
