หลังจากผ่านบริเวณพระพุทธรูปโบราณตรงบริเวณปากทางเข้าถ้ำ จะมีทางแยกไปเส้นทางถ้ำมืด เส้นทางนี้ไม่สามารถเดินด้วยตัวเองได้ ต้องใช้บริการของมัคคุเทศน์นำทางซึ่งเป็นชาวบ้านท้องถิ่น โดยจะจุดตะเกียงพาเดินแล้วให้ข้อมูลของหินงอกหินย้อยต่างๆ แต่ละหินงอกหินย้อยก็จะมีชื่อเรียกแตกต่างกันไป อาทิ ดอกบัว ช้างสามเศียร ฯ ด้านบนถ้ำจะเห็นค้างคาวจำนวนมากอาศัยอยู่ เส้นทางนี้มีความยาว 735 เมตร ด้านในสุดของถ้ำมีอาศรมเจ้าพ่อปู่เทพฤาษี สร้างขึ้นเพื่อบูชาฤาษีอุคันธะ เส้นทางเดินในถ้ำมืดแห่งนี้มีทั้งเดินง่ายสลับยาก บางช่วงต้องมุดเดินผ่านช่องแคบๆไป ผู้สูงอายุหรือผู้มีปัญหาสุขภาพควรพิจารณาก่อนเดินชมถ้ำมืดแห่งนี้แม้หินงอกหินย้อยส่วนใหญ่ในถ้ำนี้จะตายไปแล้วก็ตาม แต่ก็เป็นเส้นทางท่องเที่ยวเชิงธรรมชาติที่ควรแก่การอนุรักษ์ไว้

เส้นทางนี้เป็นทางที่สามารถเดินตรงเข้ามาจากปากถ้ำได้เลย มีความยาว 360 เมตร เส้นทางเดินค่อนข้างง่าย มีไฟให้ตลอดทาง สามารถเดินโดยไม่ต้องใช้มัคคุเทศน์นำทางปลายทางของถ้ำนี้ประดิษฐานพระพุทธรูปนอนหงาย “พระมหากัสส์ปะ” สร้างเมื่อปี พ.ศ. 2400 โดยฝีมือช่างพม่า เป็นพระพุทธรูปปางไสยาสน์ ความยาวราว 2 เมตร ระหว่างทางยังมีโอกาสพบเห็นหินแกะสลักรูปยักษ์ที่นอนหงายอยู่ข้างทางเดิน เชื่อกันว่ายักษ์นอนเฝ้าองค์พระพุทธรูปนอนหงาย

เส้นทางนี้มีความยาวประมาณ 734 เมตร ในช่วงหน้าน้ำจะมีน้ำไหลเข้ามายังบริเวณถ้ำจำนวนมาก เกิดจากที่น้ำฝนไหลผ่านหินปูนของดอยหลวงเชียงดาว และเก็บไว้ในโพรงถ้ำแห่งนี้ก่อนจะไหลออกตามลำห้วยไหลต่อไป มีลักษณะเป็นโถงถ้ำขนาดใหญ่และกว้างขวาง สามารถจุคนไว้ในถ้ำได้นับร้อยคน ให้ความรู้สึกเย็นสบาย

เจดีย์ซาวห้ายอด หรือเจดีย์ยี่สิบห้ายอดตั้งอยู่บรเวณนอกถ้ำ พระเจดีย์นี้สร้างขึ้นตั้งแต่สมัยฤษีอุคันทะ โดยช่างชาวพม่าเป็นที่สักการะบูชาของคนในชุมชน อายุไม่ต่ำกว่าสามร้อยปี สร้างในสมัยเดียวกับหลวงพ่อทันใจ เป็นเจดีย์เก่าแก่มีอายุกว่า 300 ปี มีตะไคร่ขึ้นอยู่โดยรอบมีความขลังเป็นอย่างยิ่ง บริเวณข้างๆมีต้นศรีมหาโพธิ์ที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงปลูกไว้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2500

ภายในวัดถ้ำหลวงเชียงดาว นอกจากจะมีถ้ำเชียงดาวเป็นสถานที่ท่องเที่ยวที่น่าสนใจแล้ว บริเวณโดยรอบยังมีพระมหาเจดีย์รัศมีตามเทวีศรีวิชัย วังมัจฉาหน้าถ้ำ พระวิหารครูบาศรีวิชัย ศาลเจ้าปู่ฤาษีอูคันธะ วิหารหลวงพ่อทันใจ ซึ่งเชื่อกันว่าหากได้อธิษฐานขอพรแล้วจะสมหวังดังปรารถนาอย่างรวดเร็วทันใจ