Il Parco nazionale di Mammoth Cave è un parco nazionale del Kentucky che racchiude al suo interno le Mammoth Cave, il più lungo sistema di grotte del mondo. A volte il sistema viene chiamato Flint-Mammoth-Toohey-Eudora-Joppa-Jim Lee Ridge Cave System, dal nome delle colline sotto cui si trova. L'area venne nominata parco nazionale il 1 luglio 1941. Divenne patrimonio dell'umanità il 27 ottobre 1981, e Riserva della biosfera il 26 settembre 1990. I 214 km² del parco si trovano nella Edmonson County, in Kentucky, con piccole zone che si estendono ad est in Hart County e Barren County. È centrato attorno al Green River ed al suo affluente Nolin River, che si congiunge al Green River all'interno del parco. Il Green River ha una diga sul confine occidentale del parco, ed il fiume scorre libero solo in una piccola parte della metà orientale del parco.

Le Mammoth Cave si sono sviluppate tra i giacimenti di calcare ed arenaria del Mississippi, rendendo il sistema incredibilmente stabile. Comprende più di 591 chilometri di passaggi; nuove esplorazioni portano alla luce numerosi nuovi chilometri ogni anno.

Lo strato superiore d'arenaria è conosciuto come Big Clifty Sandstone: il calcare, unito all'arenaria, ha permesso la nascita di cunicoli così stretti da non essere percorribili. Questi particolari cunicoli sono più comuni negli strati superiori, e spesso emergono dai fianchi delle sovrastanti colline. L'acqua che sgorga in superficie corre brevemente lungo i pendii per poi tornare nel sottosuolo, e formare uno strato d'acqua tra l'arenaria ed il calcare. È in questi strati di profondo calcare che si sono formate le caverne accessibili agli speleologi.

Gli strati calcarei delle colonne stratigrafiche che si trovano sotto al Big Clifty, in ordine crescente di profondità, sono la Girkin Formation, la Ste. Genevieve Limestone e la St. Louis Limestone. Ad esempio, il passaggio dell'enorme Grotta Principale visibile durante il giro storico, si trova sotto al Girkin e sopra al St. Genevieve.

Ognuno degli strati principali di calcare è diviso a sua volta in unità e sottounità. Uno dei campi di ricerca riguarda la correlazione tra stratigrafia e rilievi topografici. Questo rende possibile la produzione di mappe tridimensionali che ritraggono i contorni dei singoli strati, senza la necessità di noiosi esami ed estrazione di campioni di roccia.

Lo strato superiore d'arenaria è abbastanza duro da rendere difficoltoso il passaggio dell'acqua: alcune eccezioni sono le fenditure verticali. Questo ruolo protettivo ha permesso la creazione di numerosi cunicoli secchi, senza stalattiti, stalagmiti o altre formazioni che richiedano un flusso continuo d'acqua od un semplice sgocciolio.

Lo strato d'arenaria è stato eroso ed è quasi scomparso in alcune aree del parco, ad esempio nella stanza delle Cascate Niagara Congelate. Il contatto tra calcare ed arenaria può essere osservato attraverso escursioni dal fondo delle vallate verso la cima delle colline: tipicamente, avvicinandosi all'apice, l'affioramento di rocce esposte mostra chiaramente il confine tra lo strato di calcare e quello superiore d'arenaria. I pochi blocchi d'arenaria che si trovano sotto a questo livello sono dovuti a piccole frane e smottamenti.

In fondo ad una valle della regione meridionale si è sviluppata una dolina carsica chiamata Cedar Sink, la quale mostra un piccolo fiume che entra da un lato per sparire nel sottosuolo nell'altro lato.

Mammoth Cave è l'habitat naturale dei gamberetti delle caverne del Kentucky, un tipo di gamberetto albino considerato a rischio estinzione.