Пещера Орлова чука е открита през 1941 година. През 1957 година е благоустроена. Обявена е за природна забележителност през 1962 година заедно с прилежащата си площ от 7,5 хектара. В нея са открити останки от късния палеолит: кости от пещерна мечка и следи от нокти, за които се смята, че са оставени непосредствено след пробуждането на мечката след зимен сън и преди първия ѝ лов. Открити са следи и от живот на пещерни хора, които са ползвали пещерата заради относително високата ѝ постоянна температура.