Мелиссани относится к категории карстовых пещер. Купол пещеры обрушился предположительно около второго тысячелетия до н. э. сталактиты и сталагмиты присутствуют в большей части пещеры. На дне пещеры и на глубине 20 метров от поверхности расположено подземное озеро. Глубины озера колеблются от 10 до 30 метров.
В древности местные жители считали озеро-пещеру местом обитания нимф, поэтому длительное время пещера служила святилищем, надёжно оберегалась от людей, и попасть сюда могли лишь избранные