Para analizar sistemáticamente la heterogeneidad espaciotemporal, las características de variación diurna y los factores que influyen en los microclimas de las cuevas kársticas en la Cueva Mahuang, se investigó una cueva en el Parque Geológico Nacional de Shuanghe en la provincia de Guizhou, China. Se realizó un monitoreo mensual de parámetros meteorológicos y ambientales, como la velocidad del viento, la presión del aire, la humedad y los indicadores de temperatura dentro de la cueva, así como la temperatura atmosférica y la precipitación fuera de la cueva, desde 2019 hasta 2021, además de un monitoreo encriptado en agosto y diciembre de 2019. Los resultados mostraron que: (1) Los parámetros meteorológicos de la Cueva Mahuang exhibieron características estacionales y variación cíclica interanual. La velocidad del viento en la cueva, la humedad relativa y la temperatura fueron altas en verano y otoño y las más bajas en invierno, mientras que la presión del aire en la cueva fue alta en invierno y baja en verano. La temperatura atmosférica fuera de la cueva fue el principal factor de control. (2) En una escala de tiempo corta, el punto de rocío y la temperatura de la Cueva Mahuang no cambiaron significativamente, y el fenómeno de cambio abrupto ocurrió principalmente alrededor del mediodía. La temporada cálida fue más sensible que la fría, y cuanto más cerca de la entrada de la cueva, más fuerte fue la respuesta. (3) En términos de distribución espacial, los factores microclimáticos generales de la Cueva Mahuang se volvieron cada vez más estables y entraron en un estado constante con el aumento de la profundidad del pasaje de la cueva. Los efectos relacionados con la morfología y estructura de la cueva, el entorno físico del pasaje de la cueva, el movimiento del aire y la dinámica de las aguas subterráneas fueron factores importantes que llevaron a un fenómeno de cambio abrupto en los microclimas de la cueva. Las condiciones meteorológicas locales y la geometría de la cueva controlaron la variabilidad temporal y la heterogeneidad espacial del entorno microclimático de la cueva.