A Bükk hegység alapzatát a földtörténeti ókorban (kb. 240 millió éve) keletkezett, túlnyomóan tengeri eredetű üledékek, agyagpalák, palás homokkövek, palás dolomit- és mészkőrétegek alkotják. Ezekre az ókor végi képződményekre a középkor elején, a triász időszak tengeréből több száz méter vastagságban sárgásbarnás, világosszürke és fehér mészkő halmozódott fel. A triász végén megkezdődött a képződmények gyűrődése és kiemelkedése, ami később, a Kárpátok felgyűrődésével egyidőben érte el a legnagyobb intenzitását. A Bükk központi része szárazulattá vált, ahol megindult a karsztos lepusztulás, és a felület gyengén hullámos tönkfelszínné alakult át. Az újharmadkortól kezdve újabb emelkedés következett. A legmagasabbra a központi rész, a mai Bükk-fennsík emelkedett. A pliocénban indult meg a hegység önálló felszíni és felszín alatti vízhálózatának kialakulása, a mi területünkön a Szinva- és Garadna-patakok mélyre vágódása, a fennsíkok pedig a mélybe jutó vizek barlangképző tevékenysége. A Bükk-hegység - zömében karsztos jellegénél fogva - igen gazdag barlangokban. Lillafüred közvetlen és távolabbi környékén is számos barlang ismert, melyek egy része ősidők óta nyitott, járható volt. A bevágódott völgyek oldalában nyíló nagy szádájú barlangok kedvező menedéket, otthont nyújtottak a jégkori ősember számára. A bükki barlangok ősrégészeti ásatása Herman Ottónak, a nagy magyar polihisztornak a kezdeményezésére indult meg. (A Herman Ottó Emlékház - a tudós egykori kedvenc tartózkodási helye, az 1890-ben épült Peleháza - Lillafüreden, az Erzsébet sétány 1. sz. alatt, az István-barlangtól mintegy 200 m-re található. Sírja a Felső-hámori temetőben van.) Ő volt az, aki először ismerte fel, hogy a Lillafüred környéki barlangok az ősember lakóhelyei lehettek. Unszolására a Földtani Intézet 1906-ban dr. Kadic Ottokárnak, a hazai barlangkutatás úttörőjének vezetésével megkezdte a barlangok ősrégészeti feltárását, ami azután a nagyszerű eredmények láttán évtizedekig tartott. Egymás után találták meg a szebbnél szebb ősemberi eszközöket. A legjelentősebb leletek a Felső-Három felett emelkedő hegyoldalban nyíló Szeleta-barlangból kerültek elő. (A barlang a piros négyszög jelzésen 30-40 perc alatt érhető el.) A finoman megmunkált babérlevél alakú, szürke kalcedon lándzsahegyek által jellemzett Lillafüred környéki ősemberi szerszámkészítő művészet szeletai kultúra néven került be a tudományos világirodalomban.
