Vela špilja má rozlohu 1200 m² a je 17 m vysoká. Na stropě jeskyně se nachází dva přírodní otvory, díky kterým je v jeskyni dostatek přírodního světla. V jeskyni byly nalezeny kosterní pozůstatky ze střední doby kamenné (mezolitu, 10 000 - 8000 př. n. l.) dokazující, že v této době tu žili lidé, kteří od lovu velké zvěře přešli k lovu drobných savců, ryb a sběru mušlí i plodů. Kromě ostatků pravěkých obyvatel našli vědci i úlomky okrasných keramických předmětů. Archeologické nálezy z jeskyně Vela špilja jsou vystaveny v muzeu Kulturního střediska (Centar za kulturu) ve Vela Luce.
První písemná zmínka o jeskyni Vela špilja se datuje do 15. století. Jako první Velu špilju ve své knize o historii ostrova Korčuly popsal chorvatský historik Nikola Ostojić, který jeskyni v roce 1835 osobně navštívil. Skutečný vědecký průzkum jeskyně začal až v 50. letech 20. století. Výzkum vedl významný chorvatský archeolog Grga Novak.
Důležitý historický nález zaznamenali vědci během průzkumu v letech 1985-1986, kdy v jeskyni objevili pozůstatky dvou dospělých těl z období pozdního neolitu. Těla ležela na kamenné podložce ve skrčené poloze s hlavami otočenými na stranu. Jedno z těl drželo v náručí zbytky hvarské keramiky. Kolem druhé lebky byly rozmístěny schránky mořských šneků. Nálezy jsou význačným příkladem rituálu pohřbívání na jadranských ostrovech. Místní obyvatelé nazývají tyto významné kosterní pozůstatky jako Dida i Baba (Dědeček a Babička).
I přes provedené výzkumy je Vela špilja neustálou výzvou pro archeology. Dodnes bylo prozkoumáno jen 20 % z celkové rozlohy jeskyně. Díky dobré akustice se někdy Vela špilja využívá jako koncertní síň.
Bezprostřední okolí jeskyně je krásným vyhlídkovým místem. Zejména při západu slunce vás uchvátí malebný pohled na letovisko Vela Luka a ostrůvek Ošjak.
