Окрестности Красной пещеры были обжиты человеком еще в эпоху палеолита – около 70 тысяч лет тому назад. Об этом свидетельствуют находки на Долгоруковской яйле кремневых орудий труда. Эпохой бронзы датируется плитовый могильник, расположенный чуть ниже пещеры в долине реки Су-Учхан.
В начале ХХ века в привходовой части пещеры обнаружено святилище скотоводческо-земледельческого культа, датированное VII–VI веках до н. э. Позднее была выделена новая археологическая культура, названная кизил-кобинской в честь средневекового названия пещеры – Кизил-Коба. На Туфовой площадке обнаружены полуземлянки, служившие жилищем жрецов и ямы для хранения ритуально зерна, используемого во время религиозных обрядов. Кроме того Красная пещера служила, как племенное святилище, где происходили жертвоприношения домашних и, возможно, диких животных.
В III–IV веках н. э. на поляне находилась скифская усадьба, а в пещере – естественном виноподвале с температурой около + 10°С — хранили вино. Об этом свидетельствуют обломки позднеантичных реберчатых амфор со следами винного осадка.
В позднее средневековье в пещере добывали глину. Известный крымский краевед В. Х. Кондараки сообщает, что черная огнеупорная глина для изготовления курительных трубок добывается в Кизил-Кобинских пещерах.
Первое описание Красной пещеры в литературе выполнено в 1803 году П. И. Сумароковым. С этого времени пещера активно посещается туристами. Например, известно, что 24 июня 1825 года Красную пещеру посетил российский дипломат и писатель А. С. Грибоедов. В то время еще не оборудованную пещеру посещали со свечами и факелами.
