Проучванията на пещерата започват през 1963 от спелеоклуб Чепеларе с ръководител Димитър Райчев, като първоначално са проучени 8500 метра, а през 1982-1986 се извършва повторно картографиране на пещерата и се откриват нови галерии и участъци като дължината й достига 10500 метра, а възрастта й е 275000 години.
На 4 метра след естествения вход на пещерата (първо ниво) е открито Енеолитно жилище - местен керамичен център, единствено в Европа запазено в естествения си вид.
Открити са находки на керамични съдове, оръдия на труда, овъглено жито, керамична пещ, хромели (ръчни мелници). Останките датират от каменно-медната епоха (IV-то хилядолетие пр. Хр.). Тази част от пещерата може да се разгледа за време от 20 минути, с беседа и отделна такса.
Със своите 10500 метра Ягодинска пещера е третата по дължина в България и най-дългата в Родопите. Образувана в протерозойски мрамори, тя е на три основни нива и две междинни. Третият етаж е благоустроен през 1971-1982, като туристическото трасе е 1100 метра. Великолепни и красиви образувания могат да се видят по целия туристически маршрут - сталактити, сталагмити, сталактони, хелектити, синтрови езера, леопардова кожа, дендрити, драперии и едни от най-уникалните образувания - пещерните перли. Общо 22 вида образувания от световно известни 28 вида.
В пещерата има ритуална зала, в която се сключват граждански бракосъчетания.
Ягодинската пещера е сред Стоте национални туристически обекта на Български туристически съюз под №89