Vela špilja má rozlohu 1200 m² a je 17 m vysoká. Na strope jaskyne sa nachádzajú dva prírodné otvory, vďaka ktorým je v jaskyni dostatok prírodného svetla. V jaskyni boli nájdené kostrové pozostatky zo strednej doby kamennej (mezolitu, 10 000 - 8000 pr. n. l.) dokazujúce, že v tejto dobe tu žili ľudia, ktorí od lovu veľkej zveri prešli k lovu drobných cicavcov, rýb a zberu mušlí i plodov. Okrem pozostatkov pravekých obyvateľov našli vedci aj úlomky okrasných keramických predmetov. Archeologické nálezy z jaskyne Vela špilja sú vystavené v múzeu Kultúrneho strediska (Centar za kulturu) vo Vela Luke.
Prvá písomná zmienka o jaskyni Vela špilja sa datuje do 15. storočia. Ako prvý Velu špilju vo svojej knihe o histórii ostrova Korčuly opísal chorvátsky historik Nikola Ostojić, ktorý jaskyňu v roku 1835 osobne navštívil. Skutočný vedecký prieskum jaskyne začal až v 50. rokoch 20. storočia. Výskum viedol významný chorvátsky archeológ Grga Novak.
Dôležitý historický nález zaznamenali vedci počas prieskumu v rokoch 1985-1986, kedy v jaskyni objavili pozostatky dvoch dospelých tiel z obdobia neskorého neolitu. Telá ležali na kamennej podložke v skrčenej polohe s hlavami otočenými na stranu. Jedno z tiel držalo v náručí zvyšky hvarskej keramiky. Okolo druhej lebky boli rozmiestnené schránky morských slimákov. Nálezy sú význačným príkladom rituálu pochovávania na jadranských ostrovoch. Miestni obyvatelia nazývajú tieto významné kostrové pozostatky ako Dida i Baba (Dedko a Babička).
Aj napriek uskutočneným výskumom je Vela špilja neustálou výzvou pre archeológov. Dodnes bolo preskúmané len 20 % z celkovej rozlohy jaskyne. Vďaka dobrej akustike sa niekedy Vela špilja využíva ako koncertná sieň.
Bezprostredné okolie jaskyne je krásnym vyhliadkovým miestom. Najmä pri západe slnka vás uchváti malebný pohľad na letovisko Vela Luka a ostrovček Ošjak.
