Pierwsze poszukiwania przeprowadził w roku 1871 hrabia Jan Zawisza, właściciel Doliny Prądnika, znajdując liczne zabytki archeologiczne i kości zwierzęce. W czasie gospodarczej eksploatacji namuliska nadzór archeologiczny sprawował F. Romer, który zebrane zabytki przekazał do muzeum wrocławskiego. W roku 1918, gdy pierwszym prywatnym właścicielem był Antoni Ferdek, przewodnik po Ojcowie, badania w pobliżu wejścia jaskini przeprowadził Leon Kozłowski.
Systematyczne i metodyczne badania archeologiczne zostały podjęte po II wojnie światowej i przeprowadzone przez Waldemara Chmielewskiego w latach 1956–1963. Z punktu widzenia archeologicznego Jaskinia Nietoperzowa znana jest przede wszystkim jako stanowisko górnopaleolityczne datowane na 38 000 lat temu, będące obozowiskiem łowców niedźwiedzia jaskiniowego. Łowcy jerzmanowiccy, będący już ludźmi współczesnymi, pozostawili krzemienne groty.
Jaskinia dwa razy stanowiła scenografię filmów fabularnych. Po raz pierwszy w 1995 r. kręcono Legendę o św. Mikołaju. 5 listopada 1997 roku Jerzy Hoffman nakręcił w jaskini scenę do filmu Ogniem i mieczem.