Du khách lên thăm động phải bước qua 153 bậc đá, lên độ cao gần 70 mét so với chân núi. Lối lên động có nhiều cây cổ thụ làm cho phong cảnh êm dịu, mát mẻ. Càng lên cao, không khí càng trở nên thoáng nhẹ.
Ðứng trước cửa động, du khách có thể ngắm nhìn toàn cảnh thiên nhiên có non cao, động thẳm, sông ngòi kỳ thú. Thiên nhiên như đã ưu ái riêng chốn này để che chở, bảo vệ kinh đô thời Ðinh - Lê cách đây hơn 10 thế kỷ.
Tương truyền, thời nhà Ðinh, động là nơi nuôi Ấu Chúa, nên còn có tên là "Phôi Sinh Tự". Nhân dân vùng này quen gọi là "Chùa Bà Ðẻ". Người dân ở đây thấy động đẹp đã lấy làm chùa thờ Phật. Ðộng chính là một "ngôi chùa" thiên tạo. Ðộng cao sâu nên "chùa" càng rộng lớn. "Ngôi nhà bảo tàng" tự nhiên này có nhiều pho tượng đẹp và những nhũ đá kỳ thú.
Trước cửa động, ở bên phải có hai pho tượng bằng đá được đánh bóng nhẵn thờ hai ông bà có công tu sửa chùa, tên là Nguyễn Hữu Non và Lê Thị Sánh. Tượng ông Nguyễn Hữu Non ngồi theo thế nhà Phật, tay phải cầm chiếc quạt giấy mở ra trước ngực, tay trái để trên đùi. Tượng bà Lê Thị Sánh cổ đeo tràng hạt, hai bàn tay để dưới tràng hạt. Văn bia khắc ở vách núi phía bên trái cho biết ông bà sửa chùa năm 1815.
Vào thời Nguyễn, vua Tự Ðức trong chuyến tuần du ra Bắc Hà, nghe đồn ở đây có "chùa" đẹp đã ghé thăm. Nhà vua vào động lễ Phật, thấy động kỳ ảo nên đã đổi tên động thành "Hoa Sơn Ðộng". Từ đấy động được gọi là "Ðộng Hoa Sơn" hay "Chùa Hoa Sơn". Nhà vua còn lệnh cho quan sở tại tập hợp lại các ngôi mộ thuộc Hoàng tộc nhà Ðinh và những người có công với triều Ðinh, cho xây lăng Nghĩa Chủng ở khu đất rộng chừng 3 mẫu. Hiện nay, lăng Nghĩa Chủng xây bằng đá vẫn còn, nằm ở phía đông nam, cách động Hoa Sơn chừng 150 mét. Nhà vua cũng truyền cho quan sở tại cấp 2 mẫu ruộng ở phía đông bắc động, giao cho nhân dân địa phương trồng cấy hằng năm, lấy lương thực để cúng tế trong chùa, gọi là ruộng Phù Tự.
Cửa động Hoa Sơn có mây vờn, sương phủ linh thiêng, nước rơi tí tách quanh năm từ các nhũ đá. Cửa tiền của động, chiều ngang 12 mét, chiều cao khoảng 20 mét, có cây Ða Bà rễ thả trước cửa động. Bên trái cửa tiền có chiếc khánh đá to, gõ vào nghe trầm bổng âm u như tiếng chiêng. Chiều dài của động bằng chiều ngang của núi, khoảng 100 mét, xuyên qua núi, có ba hang liền nhau, tam cấp, từ thấp lên cao là: Hang Hạ, hang Trung và hang Thượng.
Vào cửa tiền, bước lên cao gần 3 mét mới đến hang Hạ. Hang Hạ là "một ngôi chùa" thiên tạo. Ở đây thờ Phật, có nhiều tượng Phật sơn son thếp vàng lộng lẫy.
Hai bên "chùa" là hai lối lên hang Trung. Du khách bước lên 10 bậc đá, cao gần 6 mét là đến hang Trung. Đây là nơi có cảnh sắc thiên tạo tuyệt vời. Hang Trung giống như một ngôi nhà vòm cao rộng, chiều cao khoảng trên 30 mét. Trần hang là những khối đá hình vòm nhẵn lỳ như đánh bóng.