Động nằm ở núi Tướng, thuộc dãy Tràng An, nơi đây khi xưa từng là vọng gác tiền tiêu dưới thời vua Đinh và vua Lê. Bước vào bên trong điều bạn thấy đầu tiên đó sẽ là động khô, nơi còn sót lại nhiều nhiều dấu vết của cư dân Việt Cổ. Còn về sâu bên trong chính là động nước, sở hữu vẻ đẹp mê hoặc bởi những lớp thạch nhũ đầy màu sắc.

Động Thiên Hà dài khoảng 700m, gồm động khô dài 200m và động nước dài 500m, thông với nhau qua một hành lang rộng. Nằm ẩn mình trong dãy núi Tưởng với độ cao gần 200m so với mặt nước biển - Bức tường thành thiên nhiên vững chãi bảo vệ phía Tây Nam của cố đô Hoa Lư thế kỷ thứ X, hang động này có được cho mình không khí mát mẻ, độc đáo khi mùa hè mát lạnh, mùa đông ấm áp. Được ví như "dải ngân hà trong lòng núi" bởi xuyên suốt động là dòng sông ngầm, bên trên là hang với những nhũ đá vôi muôn hình vạn trạng soi bóng dưới dòng sông trong.

Tại khu du lịch sinh thái động Thiên Hà Ninh Bình còn động Thiên Thanh và động Thiên Hà. Đây là một động khô cũng nằm trên lưng chừng núi Tướng, có chiều dài khoảng hơn 50 m, chiều cao cửa động khoảng 3 – 4 m. Tuy khôngmang dáng vẻ hùng vĩ nhưng động Thiên Thanh sở hữu những cảnh quan hết sức ngoạn mục như vẻ đẹp của của các nhũ đá muôn hình vạn trạng sẽ khiến bạn phải trầm trồ, thích thú.

Khám phá động Thiên Hà, du khách được ngắm nhìn thạch nhũ rủ xuống sau hàng nghìn năm kiến tạo thành những hình thù vô cùng kỳ thú. Năm 2008, tại đây, các nhà khảo cổ học địa phương đã phát hiện một số vỏ nhuyễn thể như ốc núi, ngao đầu và than tro - dấu vết để lại của cư dân Việt cổ từng sinh sống trong hang.

Động Thiên Hà thực sự là điểm nhấn của du lịch hang động ở Ninh Bình để du khách, những người yêu thích khám phá du lịch hang động có thể trải nghiệm, là nơi hội tụ cả hai yếu tố - đó là động nước, động khô.