연화굴은 중생대 백악기 화산 폭발로 분출한 화산재가 두껍게 쌓이고 굳어져서 만들어진 주왕산 응회암으로 이루어져 있으며, 암석에 다양한 방향의 틈이 발달한다. 암석에 생긴 틈을 절리라고 하며, 절리의 방향이 수직일 때 수직절리라고 부른다. 특히 연화굴에 발달한 수직절리는 간격이 좁기 때문에 풍화로 인해 암석이 떨어져 나오기 쉬웠고, 그 결과 작은 굴이 만들어졌다. 강우 시에 지표수가 굴 뒤편의 틈을 따라 흐르면서 암석을 빠르게 침식시켰고, 굴이 확대되어 지금의 연화굴이 만들어졌다. (출처 : 국가지질공원)