Budapest nagy barlangjai között a Ferenc-hegyi-barlang hosszúságában alig marad el a Mátyás-hegyi-barlang mögött, szövevényes, labirintusszerű járataival viszont mindegyiket felülmúlja. Nem tartozik a nagy technikai felkészültséget igénylő üregek közé, inkább szűk, mint tágas járatairól nevezetes.

1933 szeptemberének végén a Székesfőváros a Törökvész úton csatornázási munkálatokat végzett, s ekkor, a csatornaárok egy helyen történt mélyítése alkalmával üregre akadtak. A felfedezésnek gyorsan elterjedt a híre, s az első, aki az üreg megtekintésére sietett, Miklóssy Géza gyógyszerész volt. Az ő telefonértesítésére Kadic Ottokár még aznap kiszállt a helyszínre, s látva, hogy rendkívül nehezen járható, szűk üregre akadtak, felkérte Kessler Hubertet, hogy kutassa át az üreget. Az első cél annak elérése volt, hogy az előrehaladott csatornázási munkálatok folyamán megnyílt barlang bejáratát be ne építsék. A következő teendő a barlang részletes bejárása és felmérése volt; ezt a nehéz munkát Kessler Hubert vezetésével a BETE barlangkutatói végezték el. A következő években az egyetemi barlangkutatók folytatták feltáró munkájukat a Ferenc-hegyi-barlangban, és az első feltárások óta a barlang hossza majdnem háromszorosára nagyobbodott, és 870 m-t ért el.

A háború alatti, majd az azt követő eseményekről kevés történeti adat áll rendelkezésünkre, de annyi bizonyos, hogy a barlang rendszeres kutatása csak 1957 második félévében kezdődött el, amikor az Igazságügyi Minisztérium és a Legfőbb Ügyészség Barlangkutató Csoportja Szilvássy Gyula és Andor vezetésével megalakult. Kessler Hubert és Jaskó Sándor munkálatai nyomán újratérképezték a teljes barlangot, sőt annak hosszát egyharmadával sikerült is megnövelniük. 1959-re elkészült a barlang teljes, új járatokat is tartalmazó térképe. Eközben a Vámőrség csoportja segítségével Loksa Imre, biológiai vizsgálatokhoz kapcsolódóan, barlangklimatológiai méréseket is végzett. 1963-ban az Alvilág bejáratát képező Ferde-terem felső sarkánál sikeres bontás révén bejutottak az I. sz. délkeleti főhasadékba. A feltárás következménye váratlan volt. Egymást követték a nyitott hasadékok, s ezáltal az addig ismert 2070 m-es barlanghosszúságot 1100 m-rel megnövelték, 1963 végére már 3180 m összhosszúságban ismerték meg a Ferenc-hegyi-barlangot, amely ezzel az ország harmadik leghosszabb természetes föld alatti rendszerévé lépett elő. A most feltárt részek jellegüknél fogva szervesen kapcsolódtak a barlang addig ismert szakaszaihoz. Hosszanti és keresztirányú repedésrendszereket, gazdag aragonit- és cseppkőképződményeket találtak. A délkeleti főhasadékok az egész barlangrendszer addig ismert legszélesebb járatainak bizonyultak. A következő évben újabb 450 m-rel növelték meg a barlangot, így immár 3560 m hosszúságúra. Legérdekesebb új szakasznak a Kanyon-járat bizonyult, amelynek fala teljesen sima, s vékony cseppkőkéreg vonja be. A VI. sz. főhasadék egyik gömbfülkéjében mintegy húsz darab sztalagmitot találtak, ami a Budai-hegység barlangjaiban nem gyakori. A kutatók jelentésükben viszont szomorúan leírták azt is: "nagyon sajnáljuk, hogy a múlt évi beszámolónkban közöltük a barlang teljes térképét, mivel önmagukat "barlangkutatónak" nevező barbárok a barlang újonnan feltárt legszebb részein karbidlámpájukkal nemcsak nevüket írták fel a falra, hanem a legszebb képződményeket levésték, és rendszertelen, téves jelzésekkel kormozták tele a falat".

Az 1970-es években, nagyrészt a munka zömét végző Vámőrség csoport szétforgácsolódása, s lelkes vezetője, Szilvássy Andor halála után, jelentős új feltárásokra nem került sor. 1972-ben a délnyugati IV. sz. főhasadék bontásával 185 m-t haladtak előre, s több kisebb-nagyobb új rész megismerése után, a barlang teljes hosszúsága 1977-re elérte a négy kilométert.

A barlang jelenlegi bejárata a Hármashatár-hegy csoportjához tartozó Ferenc-hegyen, a Törökvész u. 70. sz. ház telkén, az újonnan kiképzett és lezárt ajtón keresztül közelíthető meg. A labirintusrendszer egy északnyugat-délkeleti és erre merőleges északkelet-délnyugati irányú keskeny hasadékrendszer mentén alakult ki. A barlangi túra klasszikus útvonalán a következő képződményeket érintjük: a bejárati folyosó jellegzetes, szűk helyein, mint a Harakirin, a Csúszdán és a Kígyó-torkán átvergődve, az egymást keresztező hasadékok tömkelegébe jutunk. A főhasadék északnyugat-délkeleti irányú. A második főhasadék végén találjuk az Omladék-termet, a harmadik főhasadék és a második kereszthasadék találkozásánál a Gomba-termet, amely utóbbi egy hatalmas gomba alakú sziklaképződményről kapta nevét. Tovább az Akna-terembe számos járat vezet, de még bonyolultabb az utána következő Labirintus útvesztője. Csak nehezen találjuk meg az utat a szűk Bocskay-kapun át a Barit-folyosóba, amelyet a falat borító borsárga színű kristályokról neveztek el. Hamarosan a barlang egyik legnagyobb üregébe, a Bocskay-terembe érünk, amelynek falai mentesek minden látványos díszítéstől. Utunkat dél felé folytatva, a falakat ismét borsókövek, kőrózsák díszítik, de egyre inkább szembetűnnek a korrodált sziklafalak, s a járat végén folyóhordalékszerű lerakódást, gömbölyű kvarckavicsokat találhatunk. Északra fordulva, a labilis törmelékhalmazon felmászva a Felső-emeletre érünk, ahol két igen érdekes teremre akadunk. A falak ugyanis teljesen simák és gömbölyűek, a kutatókra azt a benyomást teszik, mintha egy nagy golyó üres belsejében volna. A Felső-emelet északi részében, a járat szűkületén át a barlang legnagyobb üregébe érünk, melynek folytatása meredek szakadékba vezet, ahol visszatérhetünk az Alsó-szintre.

A Ferenc-hegyi-barlang ugyanúgy, mint a közelben fekvő többi budai nagy barlang, tektonikus hasadékok mentén, elsődlegesen a melegvíz hatására keletkezett. Talán az összes közül ebben találjuk meg a legtöbb hévízre utaló ásványi anyagot. Már a felfedezéskor feltűnt a hosszában kettétört, ásványos Hévforrás-cső, amely - nevéhez méltóan - az egyik melegvíz-feltörési pont lehetett. Az eocén nummulitiszes mészkő falait és repedéseit sokfelé borítja barit, amely valószínűleg a barlangtágulást közvetlenül megelőző, magasabb hőmérsékletű vízből vált ki. Érdekes, hogy Kerekes József a barlangban barittal bevont, valószínűleg pannon üledékből származó kvarckavics-konglomerátumot talált. Ennek alapján ő a barlang kialakulását a felső-pannonra helyezte. A fiatalabb, alacsonyabb hőmérsékletű melegvízből keletkeztek a borsókövek (aragonitok?), karfiolszerű és lemezes kristályhalmazok. De ismerünk nyomokban gipszkristályokat, gejziritet, lublinitet is. A felszínhez közeli barlangágak megközelítik, sőt több helyen el is érik a fedő, kevésbé állékony briozoás márgát.

Annak ellenére, hogy a Ferenc-hegyi-barlang hazánk egyik legjelentősebb üregrendszere, tudományos feldolgozása alig történt meg. Átlagos középhőmérséklete 9,9°C, amely értéket Loksa Imre mérte 1958. évi vizsgálatsorozata alkalmával. A barlangi klímaviszonyok elsősorban a barlang és a felszín kapcsolatát, a hasadékrendszerek összeköttetéseit tükrözik hűen. A barlang, főleg még fel nem tárt szakaszai, ma a területen építkezőknek okoznak gondot, ezért is célszerű újból fokozott erővel kutatni a Ferenc-hegyi-barlang további járatai után.