La cavité se développe dans le calcaire urgonien. La grotte Favot est la source vauclusienne du synclinal d'Autrans-Méaudre. L'exurgence actuelle se situe deux cents mètres plus bas dans le lit de la Bourne en aval du pont de Goule Noire. La datation d'une concrétion remonte à 310 000 ans permettant de situer le creusement de la cavité avant le début du Riss.