در بعضی مناطق غربی ایران به کوه کم ارتفاع "کَتَله" می‌گویند و احتمالاً وجه تسمیه این غار نیز همین است که در یکی از این کوه‌ها قرار گرفته‌است و خورشید از پشت آن طلوع می‌کند و به جای کتله خورشید به آن کتله خور می‌گویند. نخستین بار در بهار سال ۱۳۳۱ خورشیدی گروهی از سرشناس ترین کوهنوردان ایران از اعضای باشگاه "نیرو راستی" اقدام به کشف و بازدید غار کتله خور کردند. یکی از اعضای زنجانی گروه نامبرده به نام سید اسدالله جمالی اقدام به ثبت رسمی غار کرد. از آن پس غار کتله خور به عنوان پدیده شگرف طبیعی مورد توجه علاقه‌مندان غارنوردی قرار گرفته است.
ساختمان در زیر کوه کتله خور قرار گرفته و از پایین دست دهانه آن رود شور که از شعبات فرعی قزل‌اوزن است جاری است. غار در منطقه مستطیل شکلی به ابعاد ۲۰۰۰×۱۵۰۰ متر به‌وجود آمده‌است. در محل یادشده عملکرد هوازدگی مکانیکی و نیروهای درونی به کمک یکدیگر تعدادی ترک یا گسل متقاطع را در محدوده داخلی این فضا به وجود آورده و به دلیل فراهم شدن سایر شرایط، فرایند غارزایی شروع شده‌است. دهانه غار در ارتفاع ۱۷۰۰ متری از سطح دریا قرار دارد و اختلاف ارتفاع آن با ارتفاع چشمه‌ای که آبهای فرورو حاصل از ریزش جوی غار را خارج می‌کند و به رود شور می‌ریزد، ۵۰ متر است.
ورودی غار یک دهلیز ۴۰۰۰ متری بوده با سقفی کوتاه و فاقد غار سنگ و چند دهلیز فرعی، پس از دهلیز فرعی یک دالان وسیع ۹۵۰ متری با سربالایی‌هایی به ارتفاع ۲ متر و گودال‌های خشک قرار دارد که با دو شاخه ۵۰ متری ادامه پیدا می‌کند و پس از عبور از یک سربالایی به تالار وسیعی پوشیده از چکنده و چکیده و ستون می‌رسد. در داخل تالار کوچک بلورین، که به تالار ستون‌ها چسبیده چاهی به عمق ۸ متر قرار دارد که احتمالاً محل خروج آب‌های فرورو سازنده غار است. غار کتله‌خور غاری است آهکی که در برخی نقاط آن گِل رُس و خاک‌های حاوی اکسیدآهن قابل مشاهده است. این غار ازنظر سنی تقریباً هم‌سن غار علیصدر همدان است؛ البته این دو غار از دو جهت با هم تفاوت دارند؛ یکی اینکه غار علیصدر همدان غاری است کاملاً آبی، حال آنکه غار کتله‌خور زنجان غاری است تقریباً خشکی. دوم اینکه آهک‌های غار کتله‌خور نسبت به آهک‌های غار علیصدر بسیار خالص‌تر هستند که این خود عاملی است جهت زیباتر شدن غار، چراکه خالص بودن آهک‌ها موجب شفافیت آنها و درنتیجه عبور نور از قندیل‌ها می‌شود.
یک نکته جالب توجه در رابطه با غار کتله‌خور این است که شواهد و بررسی‌های انجام شده مؤید این موضوع است که این غار در نهایت به غار علیصدر در همدان متصل می‌شود. همچنین یکی دیگر از عجایب و زیبایی‌های این غار تعدد طبقات آن است که اینگونه غارها در جهان بسیار کم‌نظیر هستند. گمان می‌رود که این غار دارای ۷ طبقه باشد که البته تاکنون تنها ۳ طبقه آن کشف شده است. غار کتله‌خور ازلحاظ کیفیت بلورها و قندیل‌ها، زیبایی و تعدد طبقات اولین غار آهکی جهان شناخته شده‌است. وجود چشمه‌های آب بسیار زلال در اطراف این غار و حفره‌های متعدد طبیعی هم از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این غار است. علاوه بر تمامی این مسائل در غار کتله‌خور همان طور که پیشتر آمد می‌توان تجمع‌های متفاوتی مشاهده کرد که یکی از این تجمع‌های زیبا و جالب‌توجه استالاگمیت‌هایی است که بسیار شبیه عروس و داماد هستند و به همین اسم نامگذاری شده‌اند.