Приурочена к гипсовым пластам (мощность до 14 м) верхнеказанского подъяруса пермской системы, разделенным доломитами и доломитизированными известняками. Формирование и развитие пещер связано с выщелачиванием сульфатных пород (главным образом гипса) водными потоками, попадающими по субвертикальным трещинам в доломитах на поверхность этих пород. Гипсовые пещеры у деревни Мордовский Каратай (впоследствии получили название Сюкеевских), а также Антоновские (Юрьевские) пещеры известны с XVII века. Некоторые данные об их размерах приводятся в работе Е.Ф.Зябловского (1810).

Известности Сюкеевских пещер способствовал источник с сероводородной минеральной водой, которую население использовало в лечебных целях (во 2-й полвине XIX века существовал небольшой курорт). В 1838 году русские живописцы Г.Г. и Н.Г.Чернецовы сделали зарисовки Сюкеевских пещер (опубликованы А.В.Ступишиным в 1955 году).

По течению Волги пещеры располагались в следующем порядке: Безымянная, Змеевая, Отвай-Камень (Вали-Камень, Кладовая), Девичья, Сухая, Ледяная, Удачинская. Наиболее крупная – Девичья пещера (названная Ступишиным Большой Сюкеевской) имела общую протяженность до 250 м и включала 5 залов, в том числе «Гипсовый» со сталактитами и сталагмитами, «Озерный» с подземным озером длиной 90 м и шириной до 12 м с постоянной температурой воды 6,8 °С. С образованием Куйбышевского водохранилища Сюкеевские пещеры оказались под водой.

Юрьевские пещеры (по старинному названию Антоновских гор) находятся южнее Камско-Устьинского гипсового рудника, в 6 км выше (по течению Волги) поселка Камское Устье. Приурочены к низовьям оврагов, от которых получили соответствующие название.

Располагаются с севера на юг: Рудничная пещера (протяженность 80 м), Коннодольские – 1-я, 2-я и 3-я (320, 120 и 32 м), Богородские – 1-я и 2-я (40 и 36 м), самая крупная в Среднем Поволжье Юрьевская пещера (410 м) и Зимовьева пещера (30 м) в овраге Центральный.

Известна также пещера Мочилки (16х10 м) на западной границе месторождения гипса. Высота пещер 6,5–7 м, максимальная высота 12 м («Грот дождей» в Юрьевской пещере).

В 1986 году объявлены памятниками природы.