Động Thiên Đường nằm ở Km16, cách rìa nhánh tây đường Hồ Chí Minh gần 4 km, cách Động Phong Nha khoảng 20km. Động Thiên Đường nằm trong lòng một quần thể núi đá vôi ở độ cao 191m, bao quanh là khu rừng nguyên sinh thuộc Vườn Quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng.
Động Thiên Đường có chiều dài 31,4 km, chiều rộng dao động từ 30 đến 100m, nơi rộng nhất 150m và có chiều cao từ đáy lên trần động khoảng 60m.
