A Waitomo-barlangok története messzire nyúlik vissza, egyes becslések szerint több mint kétmillió évesek. Réges-régen a helyet  az óceán vize borította be, így a barlangok korallokból, kagylókból, halmaradványokból és más kisebb tengeri élőlényekből képződött mészkőből épülnek fel. A víz mészkőre gyakorolt ​​hatása következtében további üregek keletkeztek. Miután a vízszint csökkent,  a Waitomo-barlangok egyes részeit az Arachnocampa Luminosa nevű szúnyogok vagy közismertebb nevén új-zélandi izzóférgek vették birtokukba. A világító állatok, amelyek ilyenkor a csillagképekhez hasonlítanak, olyan hangulatot teremtenek, amely a megfigyelőket egy túlvilági birodalomba repíti.

A barlangot a maorik, Új-Zéland őslakói nevezték el Waitomo-nak. Nyelvükben a wai vizet, a tomo pedig lyukat jelent. Az izzóférgek létezéséről valószínűleg nem sokat tudtak, mert féltek belépni a barlangok sötétjébe.  Hosszú ideig senki nem ismerte a Waitomo-barlangok rejtélyes világát, csak a XIX. század végén szervezték meg az első expedíciót. Tane Tiorana, aki akkoriban a maori törzs vezetője volt, az angol Fred Mace-el együtt lement a barlangba. Minden bizonnyal ők látták elsőként a titokzatos fényeket is. Hosszú viták folytak a helyi törzsek és az ország kormánya között arról, hogy kié legyen a  tulajdonjog. Végül az állam birtokába került, de a mai napig is a maori törzs leszármazottai  jogot formálnak az idegenforgalmi tevékenységből származó haszonra.  2018-ban  új földalatti rendszert fedeztek fel az addig ismert barlangok közelében, ami tovább bővítette a régió már amúgy is kiterjedt földalatti hálózatát. Ezek a felfedezések továbbra is felkeltik az érdeklődést a barlangok iránt mind tudományos, mind turisztikai szempontból. 

Maguk a  világító szúnyoglárvák sokkal rejtélyesebbek, mint hinnénk. Még mindig nem sikerült megfejteni, miért és hogyan képesek világítani. Az egyik feltételezés szerint akkor világítanak, amikor éhesek, hogy csapdába csalják a kisebb rovarokat. Ragacsos selyemszálakat lógatnak le a testükről, majd amikor egy gyanútlan rovar a fény közelébe kerül, beleragad a szálakba és az izzóféreg megeszi. Egy másik változat szerint azonban a szúnyoglárvák  nem rovarokkal, hanem gomba spórákkal táplálkoznak.  Az izzóférgek a biolumineszcenciának köszönhetően képesek a sötétben világítani, amit a kibocsátott vegyszerek és a levegő oxigénje közötti reakció tesz lehetővé. 

 A barlangrendszerben található rengeteg sztalagmit felfelé áll, míg a sztalaktit cseppkövek a mennyezetről lógnak le. Abban az esetben, ha két ilyen képződmények összekapcsolódik, oszlopoknak nevezik, ha pedig egymás körül csavarodnak, heliktitnek. Ezeknek a barlangdíszeknek a kialakulása több millió évig tartott, mivel az átlagos cseppkő száz évente egy köbcentimétert nő. Nagyrészt az Aranui-barlangban figyelhetőek meg, ahol viszont nincsenek izzó férgek a víz hiánya miatt. A barlang ezen képződményei által kialakított természetes akusztika egyedülálló helyszínül szolgált zenei előadásoknak és filmek forgatásának. Annak ellenére, hogy turisztikai célpontként népszerű, a Waitomo-barlangok számos környezeti kihívással néznek szembe. A barlangok kényes ökoszisztémája rendkívül érzékeny az emberi tevékenységre, a gyakori látogatottság pedig megzavarhatja a természetes egyensúlyt. Az izzóférgek különösen érzékenyek a hőmérséklet, a páratartalom és a fényszint változásaira, amelyek mindegyikét befolyásolhatja a nagyszámú látogató jelenléte.  A maorik számára a Waitomo-barlangok nem csupán turistalátványosságok, hanem egyfajta szakrális tér, ahol a természeti és a spirituális világ metszi egymást.