Le caratteristiche morfologiche ed il tipo di depositi nel complesso carsico di Frasassi suggeriscono un ruolo determinante delle acque sulfuree nella speleogenesi. Le dimensioni ed il numero delle gallerie freatiche sono infatti decisamente sovradimensionate rispetto alla portata complessiva delle sorgenti che drenano l'acquifero. Ciò è particolarmente chiaro se le caratteristiche del sistema carsico di Frasassi vengono comparate con gli altri sistemi freatici presenti nella regione e interessati dai soli flussi di acque meteoriche (Galdenzi, 1996); in questi casi infatti gli ambienti carsici sono di dimensioni e di estensione molto ridotta, o può addirittura prevalere il drenaggio attraverso la rete di fessurazione.

Anche la morfologia di dettaglio delle gallerie freatiche evidenzia forme e depositi strettamente legati alla circolazione di acque sulfuree; queste considerazioni sono convalidate dalla possibilità di diretti confronti con le zone in cui si hanno processi morfogenetici attivi anche attualmente. Al contrario, il ruolo delle acque di diretta derivazione meteorica nella genesi degli ambienti freatici appare decisamente inferiore, e responsabile principalmente dei successivi fenomeni di concrezionamento.

Si può quindi ritenere che lo sviluppo dei grandi e ramificati ambienti ipogei oggi esistenti è avvenuto essenzialmente nella parte superiore della falda freatica, per fenomeni di ossido - riduzione che interessano lo zolfo presente nelle acque freatiche e l'ossigeno trasportato dalle acque meteoriche o presente nell'atmosfera della grotta. La formazione di gallerie grazie alla sola azione della CO2 di derivazione superficiale è decisamente secondaria, e gioca un ruolo significativo nella sola zona di assorbimento e trasferimento, dove ha determinato lo sviluppo di una rete carsica di piccole dimensioni. L'esistenza di questa rete di condotti drenanti è tuttavia importante per lo sviluppo delle azioni speleogenetiche, in quanto favorisce sia il trasporto di acque meteoriche ossigenate, sia gli scambi con l'atmosfera esterna, senza i quali non potrebbero procedere le reazioni redox che interessano i solfuri disciolti nelle acque freatiche.

Le condizioni fisiche essenziali per lo sviluppo della grotta sono quindi costituite da:

1) presenza di acque sulfuree, risalienti da sottostanti orizzonti evaporitici non affioranti, che attraversano e permeano il massiccio calcareo;
2) ricarica dell'acquifero con acque meteoriche direttamente assorbite dalla superficie, attraverso una rete drenante costituita dai sistemi di fessurazione e da canali carsici di piccole dimensioni che consentono un rapido trasferimento delle acque assorbite verso la falda freatica, ubicata tra i 300 ed i 500 m di profondità rispetto alla superficie topografica.

Le modalità di ricarica dell'acquifero possono condizionare la morfogenesi profonda: in corrispondenza di un limite di permeabilità in superficie si può riconoscere una netta variazione morfologica negli ambienti carsici sotterranei (Galdenzi, 1990). Al di sotto delle coperture poco permeabili si è sviluppato un insieme di condotti angusti originati in condizioni freatiche profonde, mentre nelle zone con superficie calcarea scoperta la maggiore intensità delle azioni speleogenetiche ha consentito lo sviluppo di grandi ambienti orizzontali, l'ampliamento delle volte ad opera di vapori acidi ed un generale aumento della dimensione dei vani. Si può ritenere che la variazioni morfologiche e l'incremento delle azioni corrosive presso la superficie freatica sia collegato al maggiore afflusso di acque percolanti, presso zone di faglia in cui era possibile la miscelazione con acque sulfuree provenienti dal basso.