Вход в эту пещеру начинается четырехметровым колодцем. Со дна его следуют три хода. Два из них кончаются тупиками, а третий, понижаясь каскадами, приводит в большой грот вытянутой формы. Это самый большой грот в пещере. Его длина 44 м, он завален большими глыбами известняка, покрытыми глиной. В центральной части грота, под глыбами, начинается следующий четырехметровый колодец, разветвляющийся затем на два узких хода. Один из них забит наносами глины, а второй, понижаясь еще на 10 м, уходит под большой грот. Здесь он через несколько метров заканчивается тупиком.
В правой части грота, среди обвалившихся глыб, пещера продолжается. Ход развивается по узкой вертикальной трещине (ширина 30 см, а высота до 15 м). В одном месте этого хода стены и потолок покрыты толстым слоем льда и инея. Ход, вероятно, близко подходит к поверхности и сильно промораживается зимой. Вторая, более вероятная причина наличия здесь льда заключается в том, что ходы пещеры Надежда подходят снизу к верхним ходам другой пещеры - Сухокаменской. Вход в последнюю в начале 60-х годов был перегорожен бетонной перемычкой для того, чтобы прекратить свободный слив воды в подземную полость. Бетонная перемычка изменила микроклимат этой пещеры и сделала из нее "холодный мешок". На полу собиралась конденсационная вода и застывала в виде ледника. "Язык" этого подземного ледника уходил вглубь пещеры, перекрывал собой существовавшие ранее ходы, в том числе и место соединения этих двух пещер. Вполне вероятно, что только толщина ледяной пробки разделяет эти полости.
Ход, о котором говорилось выше, продолжается далее, поднимаясь вверх на 10 м, а затем понижается и одновременно суживается до 20 см. Заканчивается ход 15-метровым колодцем каскадного типа. Его стены покрыты тонким слоем нефти, а на дне имеется даже целая нефтяная лужа. Ее происхождение объясняется довольно просто. Она попала сюда во время аварии нефтепровода, проходящего вблизи пещеры, и по трещинам и карстовым пустотам загрязнила массив. Спелеологи обнаружили в коридорах пещеры Надежда большое количество хорошо скатанной речной гальки и валунов из песчаника. Так как вход в пещеру находится на небольшой высоте от ложа долины реки Каменки, то эта галька не могла свободно проникнуть под землю через вход. Из этого следует, что она была принесена в глубину карстового массива и в ходы пещеры Надежда через другой, более доступный для нее вход. Наиболее вероятно, что речная галька, увлекаемая мощным водяным потоком во вход в пещеру Сухокаменскую, распределялась по ходам обеих пещер, бывших ранее, до образования ледяной пробки, единой системой. Эта галька обнаружена также и в ходах пещеры Шумиха, расположенной в 2 км севернее.
Длина ходов пещеры Надежда достигает 250 м, а глубина равна 50 м. Пещера была обнаружена саткинскими спелеологами зимой 1972 года по выходящему из нее теплому влажному воздуху и обилию инея у ее входа. Они же провели ее первое обследование, съемку плана и описание.
