Το σπήλαιο του Μελιδονίου βρίσκεται περίπου 1800μ βορειοδυτικά του ομώνυμου χωριού της περιοχής Μυλοπόταμου του νομού Ρεθύμνης, σε υψόμετρο 220μ, στη δυτική μεριά του Κουλούκωνα. Βρίσκεται 30 χιλιόμετρα ανατολικά της πόλης του Ρεθύμνου και απέχει 70 χιλιόμετρα από το Ηράκλειο. Είναι επισκέψιμο (με αντίτιμο 5€) και παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον εξαιτίας των αρχαιολογικών του ευρημάτων −μερικά από τα οποία εκτίθενται στο Αρχαιολογικό Μουσείο του Ρεθύμνου− του πλούσιου σπηλαιοδιάκοσμου, αλλά και ιστορίας του.
Οι ανασκαφικές έρευνες στο σπήλαιο κατέδειξαν τη συνεχή χρήση του χώρου ως τόπου εποχιακής κατοίκησης και λατρείας από την ύστερη νεολιθική περίοδο έως τα ρωμαϊκά χρόνια. Το σπήλαιο έχει και μεγάλη ιστορική αξία, καθώς έχει συνδεθεί με μια από τις μεγαλύτερες τραγωδίες της Ελληνικής Ιστορίας. Όταν το 1823 ο τουρκικός στρατός εισέβαλε στο χωριό, οι κάτοικοί του κυρίως γυναικόπαιδα, ηλικιωμένοι και μερικοί ένοπλοι άνδρες, γύρω στις 370 άτομα, κατέφυγαν και oχυρώθηκαν στο σπήλαιο. Οι Τούρκοι μετά από πολλές απoτυxημένες προσπάθειες να καταλάβουν με έφοδο τον χώρο, αποφάσισαν τον Ιανουάριο του 1924 να κλείσουν την είσοδο με κλαδιά και άλλες εύφλεκτες ύλες και τους έβαλαν φωτιά, με αποτέλεσμα οι έγκλειστοι να βρουν τραγικό θάνατο. Το γεγονός είναι γνωστό ως η «Καταστροφή του Μελιδονίου», ενώ στην κεντρική αίθουσα του σπηλαίου έχει τοποθετηθεί οστεοφυλάκιο, με τα κόκκαλα των ηρώων που θυμίζει το δράμα του Μελιδινίου.
Η αψιδωτή είσοδος του σπηλαίου οδηγεί στην πρώτη αίθουσα του φαντασμαγορικού σπηλαίου που ονομάζεται «Αίθουσα Ηρώων», η οποία είναι μια από τις μεγαλύτερες σε σπήλαια της Κρήτης, ενώ οι σταλακτίτες και οι σταλαγμίτες είναι πραγματικά τεραστίων διαστάσεων. Δυστυχώς όμως οι βανδαλισμοί του μακρινού παρελθόντος κατέστρεψαν ένα σημαντικό μέρος από αυτούς. Παρακάτω υπάρχει το «Σταυροδρόμι», από όπου ξεκινούν δύο διάδρομοι. Ο διάδρομος στα δεξιά φτάνει στην τεράστια αίθουσα «Πάσλεϋ», όπου οι σταλαγμίτες και οι σταλακτίτες δημιουργούν θαυμάσιο σύμπλεγμα και προσφέρουν ένα ονειρικό θέαμα. Προς το εσωτερικό, απλώνονται ογκώδεις βράχοι οι οποίοι οδηγούν στην αίθουσα «Των Βράχων», όπου ένας στενός διάδρομος οδηγεί στον «Θάλαμο της Καταβόθρας». Παρακάτω, βρίσκεται το «Υπερώον», όπου τελειώνει και ο διάδρομος. Ο διάδρομος στα αριστερά οδηγεί σε ένα και μοναδικό θάλαμο, τον «Θάλαμο των Παραπετασμάτων», όπου ο μεγαλοπρεπής στολισμός από κουρτίνες, σταλαγμιτικό και σταλακτιτικό υλικό είναι μαγευτικός.
Σύμφωνα με τη μυθολογία ο πρώτος ένοικος του σπηλαίου ήταν ο Τάλως, ο γίγαντας-φύλακας της Κρήτης. Από τις πρώτες ανασκαφές βρέθηκαν λίθινα εργαλεία και κεραμική που δηλώνουν την αρχική χρήση του ως χώρος κατοικίας και καταφυγίου. Στη Μινωική εποχή αποτέλεσε τόπο λατρείας και διατήρησε αυτόν τον χαρακτήρα σε όλη την αρχαιότητα, καθώς μέχρι τα Ρωμαϊκά χρόνια ήταν αφιερωμένο στη λατρεία του Ερμή. Μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα η έρευνα στο σπήλαιο περιοριζόταν στον εντοπισμό και στην ανάγνωση των επιγραφών που βρισκόταν στην είσοδο του. Το 1923 από μια
ιταλική αρχαιολογική αποστολή πραγματοποιήθηκε μια μικρής έκτασης ανασκαφική έρευνα χωρίς όμως να δώσει σημαντικά αποτελέσματα. Το 1954, ο Γάλλος αρχαιολόγος P. Faure διαπίστωσε τη χρήση του στην αρχαιότητα.