La entrada a la cueva se encuentra en el sector norte de la población de l'Espluga de Francolí (Conca de Barberà), a unos 50 m. del nacimiento del río Francolí y de la llamada Font Major, de donde proviene su nombre, en la provincia de Tarragona.
Fue descubierta el año 1853, casualmente debido a la perforación de un pozo dentro del núcleo urbano. Pero no fue redescubierta para el mundo científico hasta el 1956.
El agua de lluvia, que desde tiempos remotos ha caído en la vertiente septentrional de las montañas de Prades, se ha precipitado hacia el llano de la Conca de Barberà formado un conjunto de barrancos que reúnen las precipitaciones de unos 37 km2.
Buena parte de esta agua confluye en un extenso encinar de suelo arenoso situado a unos 5 km. de l'Espluga. Debido a la gran capacidad de filtración de estos terrenos, las aguas que circulan llegan a filtrarse por completo bajo tierra.
Bajo estos terrenos yacen grandes franjas de conglomerados carbonatados terciarios (oligoceno Inferior 38-21 millones de años).
Estas rocas, que enterradas se prolongan hasta llegar a la Font Major de l'Espluga, donde afloran al exterior, son disueltas por la acción del agua carbónica, que ensancha las grietas formando galerías y conductos intercomunicados que en los últimos tramos forman la Cueva de la Font Major.
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