Dosadašnja razmišljanja o nastanku Vjetrenice uglavnom su se vodila na to je li Vjetrenica u geološkoj prošlosti bila ponor koji je odvodio vodu iz polja prema moru ili je bila vrelo koje se izlijevalo u polje.

U svakom slučaju Vjetrenica je nastala utjecajem vodenih tokova različitih smjerova, ali i svih drugih procesa koji utječu na genezu i razvoj speleoloških objekata. najvažniji od njih su korozija, erozija i urušavanje, a na njih utječu litološke karakteristike stijena, tektonika, klima i hidrološki uvjeti.

Budući da i danas Vjetrenica ima funkciju dijelom stalnog, a dijelom povremenog toka, koji su povezani s vrelom Lukavac u podnožju, nema sumnje da je Vjetrenica u prošlosti bila, na momente relativno snažno, povremeno vrelo.

Kao i na oblikovanje drugih drugih objekata u kršu, tako je i na oblikovanje Vjetrenice utjecalo više međusobno povezanih činitelja. Područje u kojem je špilja formirana građeno je od jako okršenih malmskih i donjokrednih vapnenaca i dolomita. Strukturno-tektonski ovo područje je okarakterizirano brojnim rasjedima i sustavima pukotina, koji omogućuju brzo prodiranje vode u podzemlje. Važan čitinetelj su i hidrološki uvjeti u prošlosti i sadašnjosti koji su pogodovali i danas pogoduju oblikovanju ove špilje.

Vjetrenica je formirana u području Zavale gdje uz glavni sustav pukotina dinarskog pravca pružanja, SZ-JI, susrećemo rasjede i pukotine smjera S-J. Pukotine SZ-JI su starije, natsale za vrijeme laramijske orogeneze kojom je došlo do izdizanja Dinarida i najvjerojatnije značajnije u početnoj fazi nastajanja špilje. U kasnijoj fazi, kada es formiraju podzemni tokovi značajniju ulogu u formiranju kanala preuzimaju pukotine pravca pružanja S-J. Pukotine S-J su mlađe i vjerojatno su rezultat neotektonskih pokreta.

U početnoj fazi formiranja špilje pukotine se sporo proširuju procesom korozije. Prilikom procjeđivanja voda, obogaćena s CO2 iz atmosfere i tla, postaje agresivna i kemijski otapa stijenke pukotina kroz koje se procjeđuje. Kemijsko otapanje, odnosno proces korozije je dominantan proces u prvoj fazi nastanka špilje. Taj proces je jako spor pa prva faza formiranja špilje traje najduže. Kako proces korozije napreduje pukotine se proširuju i međusobno povezuju, te se stvaraju uvjeti za spori vodeni tok. Pri sporom toku korozija je intenzivnija, pa se pukotine brže proširuju.

U kasnijoj fazi uz proces korozije važniju ulogu preuzima fluvijalna erozija. Voda mehanički razara stijenu i odnosi čestice. Te čestice mehanički razaraju matičnu stijenu, osobito bokove, i širina kanala se povećava. Širenjem kanala povećava se raspon nestabilnog stropa izgrađenog od pukotinama ispresijecanim tanko i deblje uslojenim vapnencima i dolomitima. U početnoj fazi su kanali u cjelosti ispunjeni vodom i vladaju freatski uvjeti. Već u ranijoj fazi formiranja ove špilje, koja traje još i danas, snižavanjem erozijske baze i razine podzemnih voda uspostavljeni su vadozni uvjeti i dolazi do urušavanje stropa na vodenom dijelu špilje, te stvaranja prostranih i visokih dvorana i galerija u sustavu Vjetrenice. U ovoj prvoj fazi počinje taloženje speleotema, ali zbog snažnog mehaničkog djelovanja vode, samo mjestimično.

Moguće je da do prelaska iz freatskih u vadozne uvjete došlo zbog mlađih neotektonskih pokreta kojima je došlo do relativnog izdizanja terena u kojem se nalazi špilja u odnosu na Popovo polje.

Treba istaknuti da je moguće da su se ranija i kasna faza izmjenjivale više puta, odnosno da prelazak iz freatske u vadoznu fazu nije bio oštar, već je dugo trajao nekakav prijelazni period izmjene jedne i druge faze.

O speleogenezi Vjetrenice na temelju dosadašnjih rezultata istraživanja ne mogu se dati precizniji podaci. Za daljna istraživanja speleogeneze ovog objekta potrebno je obaviti dodatne analize pogotovu mineraloško-petrografske i paleontološke, kao i sustavno i detaljno geološki istražiti špilju i okolni prostor.