Il faut attendre la fin du XIXème siècle et surtout les grandes explorations spéléologiques du XXème siècle pour être certain au moins d'une chose. La fontaine de Vaucluse est une exurgence, c'est-à-dire qu'elle n'est pas à proprement parler une source, mais plutôt la sortie à l'air libre d'une rivière souterraine (la Sorgue de Vaucluse). Elle est l'unique point d'aboutissement d'un immense réseau de cavités qui collecte toute l'eau des massifs environnants (Monts de Vaucluse, Mont Ventoux, Montagne de Lure). C'est l'étendue de cet impluvion (la surface de recueillement des eaux, plus de 1000 km²) qui explique l'exceptionnel débit de la fontaine (630 millions de m3 par an, en moyenne). C'est l'exurgence la plus puissante de France et la cinquième du monde. Le plus étonnant est que ce flot devrait théoriquement se tarir en été, ce qui n'est pas le cas. Les scientifiques n'ont pas encore élucidé tous les secrets de la fontaine...

L'exploration du Gouffre
1878 : OTONELLI, scaphandrier marseillais, atteint -23m en scaphandre lourd.
1938 : NEGRI pense trouver le fond à -30m.
1946 : COUSTEAU et son équipe atteignent -46m.
1954 : MAGRELLI atteint la côte -25m.
1955 : L' OFRS (équipe COUSTEAU) effectue 80 plongées, atteint -74m et sonde jusqu'à -84m.
1967 : L'équipe COUSTEAU immerge le Télénaute, appareil qui parvient à -106m.
1974 : Le GRSA effectue un relevé du gouffre. Suite à cette plongée, un arrêté interdit les explorations.
1981 : La Société Spéléologique de Fontaine de Vaucluse (SSFV) reprend les recherches. TOULOUMDJIAN aidé de la COMEX atteint -153m en scaphandre autonome.
1983 : HASENMAYER, plongeur allemand, atteint la profondeur exceptionnelle de -205m en scaphandre autonome. La SSFV et l'ACRC immergent le Sorgonaute et atteignent -245m avec un engin filoguidé.
1984 : Descente et implosion du Sorgonaute II à -205m.
1985 : La SSFV et la Société MIC immergent le porte instruments MODEXA qui s'immobilisera à -308m sur un fond sablonneux après avoir localisé deux galeries direction Sud Est.
1986 : L' ACRC tente une nouvelle expérience et doit abandonner le Sorgonaute III vers -200m . L'appareil de mesure reste prisonnier du gouffre.
1989 : La SSFV munie du Spélénaute observe à nouveau le conduit, dresse une nouvelle coupe du gouffre jusqu'à -308m et tente de pénétrer dans les galeries repérées en 1985, mais celles-ci trop étroites ne permettent pas le passage du Spélénaute.
1993 : Nicolas HULOT, pour l'émission USHUAIA, plonge jusqu'à -40m.
1996 : La SSFV munie du Spélénaute découvre une immense salle à -174m.
2004 : Exploration de la galerie du Prado (découverte par Cousteau en 1950). Le Spélénaute utilisé pour cette opération à -135m accompagné d'un plongeur réalisera la jonction par -120m. Les 2 conduits se rejoignent au sommet du grand puits.