Dorogtól északra, az Öreg- vagy Nagy-Strázsa-hegy oldalában, 1944-ben, kőbányászás alkalmával az ott dolgozó munkások barlangra akadtak, s bár már akkor feltűnt szép ásványaival, mégsem sejtették, hogy a Duna-zug, sőt Magyarország egyik legérdekesebb üregét nyitották meg.

1946 júniusában több dorogi turista tudomást szerzett az új barlangról, s az ifjúmunkás természetjárók Várhidi Károly és Rudolf irányításával, minden különösebb felszerelés nélkül bejárták. Más alkalommal kötelekkel felszerelve egy barlangi kürtőbe is leereszkedtek, s bemászták az addig ismeretlen üregeket is. Értesítették a barlangkutatókat, akik közül elsőként Jakucs László, majd a későbbiekben Venkovits István és Nickl Matild is még ugyanezen év szeptember 28-án felkeresték a barlangot. Felfedeztek egy 11 m mély, tölcsérszerűen kiszélesedő aknát, amelybe kötélen leeresztették Nickl Matildot. Ő ekkor kikutatta a barlang mélyebb szintjét is. Mivel az új, nagy kiterjedésű üreg további feltárásokra adott reményt, s különleges ásványokat is tartalmazott, 1946-ban az Állami Földtani Intézet megbízta Venkovits Istvánt a barlang feltárásával. A teljes átkutatást Jakucs László segítségével hamarosan el is végezték, majd a bonyolult alaprajzú térképet Jakucs László jól áttekinthető gipszmodellen is ábrázolta. Az akkor feltárt barlang teljes hosszúsága 286 m, függőleges kiterjedése pedig 45 m volt. A kristálybarlangról hamarosan, már 1950 decemberében megállapíthatták, hogy az 1946-os felfedezéshez képest a barlang 25%-os tudományos, és mintegy 50%-os esztétikai pusztulást szenvedett. A már kifosztott barlangot 1951-ben védetté nyilvánították.

A Sátorkő-pusztai-barlang kutatását a dorogi Kadic Ottokár csoportja vette át 1959-ben, s azóta évről-évre feltárói, házigazdái és gondozói e nagyszerű barlangnak. Első dolguk volt, hogy a főjáratot megtisztítsák a törmeléktől, a bejáratot erős vasajtóval lássák el, és a sziklafalra a barlang nevével táblát erősítsenek.

Már 1959-ben kísérletet tettek arra, hogy a barlangot gyógyászati szempontból hasznosítsák. Közben megkezdték a barlang további részeinek a kutatását is. Főleg a mélyszinti Nagy-teremben mélyítettek aknát, ahol az oldalfalakról folydogáló víz a törmelék között eltűnt. 1961-re öt méter mélységben elérték a törmelék alatti talpat, ahol jól kivehető forráskürtő vezetett az alsóbb, még ismeretlen részekbe. Munkájuk során az igen finom, szürkés színű agyaggal kitöltött egykori forrásjáratban hét méter mélyre tudtak lehatolni, s ismét találkoztak a lecsurgó vízzel. Ekkor a további feltáráshoz vascsövekből készített háromlábú állványt készítettek, s a kitöltést azon felakasztott csörlőn át szállították ki, 1962-ben már tíz méter mélyről. Eközben 1962. február 11-én Benedek Anikó alatt a hágcsóval felszerelt bejárati kürtő közelében a talaj megsüllyedt, s keskeny járat nyílt meg. Átpréselte magát a szűkületen, s a nagyterem álfeneke alatti terembe érkezett. Az újonnan megismert üreg kürtőben folytatódott 10-12 m mélységig, majd a leomlott kövektől eltömődve végződött. A dorogi barlangkutatók Benedek Endre vezetésével nemcsak a Sátorkő-pusztai-barlangot kutatták, hanem a környező többit is, abban a reményben, hogy egyszer sikerül megtalálniuk a híres üregrendszer párját. 1962-ben már három éve dolgoztak a Sátorkő-pusztai-barlangtól mindössze 40 m-re, kőbányászáskor megnyílt Strázsa-barlangban. A teljesen kitöltött mélyedésből több mint 500 m³ anyagot termeltek ki, amikor 1962. augusztus 4-én két kutató bontás közben átütve egy gömbfülke tetejét, aragonit, valamint gipszkristályokkal tömött üregbe érkezett. Itt is az elszivárgó víz nyomát követték, s bontással csakhamar további négy terembe jutottak, amelyek szintén zsúfolva voltak kristályokkal.

A Sátorkő-pusztai-barlangban sokáig nem sikerült jelentősebb feltárást elérni, miután 1975-ben a dorogi barlangkutatók megállapították, hogy a barlang alját kitöltő nagy mennyiségű törmeléken és alfenéken az állandó omlások miatt bontással nem lehet átjutni. Ezért bányászati módszerekhez folyamodtak, s függőleges akna kihajtásába kezdtek. Az év végére kilenc méterre jutottak le, s gyakorlatilag sikerült áttörniük a törmelékhalmazt. 1976 kezdetén a kutatás így igen izgalmasan folytatódhatott, miután az ácsolt függőleges akna tizedik méterében a leszivárgó forrásvíz mosta nyílás az újabb járatba történő bejutás reményét csillogtatta meg.

1977-ben az elfolyó víz útját követve, további járatrészeket ismertek meg, de a 16 m mélyre ásott aknába jutó víz az agyagot sárrá változtatta. Sajnos a Kadic-szakasz bejáratát alkotó tízméteres ácsolt akna a beszivárgó víz miatt 1978-ban beomlott. 1979 végéig hat méter mélységig újra kiásták, s most már talán biztonságosabb körülmények között sikerül majd a további járatokat megismerni.

A Sátorkő-pusztai-barlang nemcsak a különleges ásványai miatt nevezetes, hanem e képződmények s a barlang egész arculata a hévforrásos barlangkeletkezés legtisztább monogenetikus prototípusának tekinthető. Jakucs László tanulmányai szerint a barlangjáratok térbeli elrendeződése a kőzetösszlet belsejében valamilyen bokor ágaihoz hasonlítható. Szinte gyöngyfüzérszerűen számos kisebb-nagyobb, szabályos gömb alakú üreg kapcsolódik járatokká ebben a barlangban. Jakucs László szerint ezek a gömbfülkéknek nevezett képződmények kialakulásukat annak köszönhetik, hogy a teljes vízelborítás miatt a korrózió és az egyéb üregképző vegyi hatások érvényesülését a gravitációs hidrodinamika nem irányította. A többi hidrotermális üregünk ugyanis a Sátorkő-pusztai-barlangnál komplexebb, több tényezős keletkezést mutatnak. E barlangban a gipsz valószínűleg helyi eredetű, azaz a kénsavtartalmú víz az üreg falának mészkövével kémiai reakcióba lépve alakulhatott ki. Az aragonitoknak két fő kifejlődési típusát lehetett elkülöníteni: a tűszerű kristályosat és a borsóra, szőlőfürtre emlékeztető formájút. A barlang ásványtani érdekességei közé tartoznak a pirit utáni limonit pszeudomorfózák.

A Sátorkő-pusztai-barlang keletkezési idejét Jakucs László a harmadkorra vezette vissza, amikor a hegyvidék mai arculatát eredményező töréses hegyszerkezet kialakult, s a törések mentén feltört hévforrás-tevékenység erősen kifejlődött.