Пещера находится в Катав-Ивановском районе Челябинской области, в 9,5 км ниже села Серпиевка по течению реки Сим, в 250 м от пещеры Игнатьевская, на противоположном от нее левом берегу.
Вход в пещеру находится в нижней части обнажения толстослоистых девонских известняков светло-серого цвета с азимутом 25° и углом падения в 17°. Вход представляет собой узкий (0,5×0,7 м) лаз между обнажением и глыбовым завалом, из-под которого выходит источник № 2.
Ход высотой 0,5 м и шириной 1-2 м через 5 м приводит в зал Ривьера, образованный обрушением свода карстовой полости по трещинам напластования, на что указывает ровная и плоская форма потолка; пол зала выполнен обвальными отложениями, натечных образований не обнаружено. Влево зал выклинивается, вправо наклонный пол приводит к подземной реке. В этом месте река уходит в глыбовый завал и через 15 м появляется на поверхности источником № 2. Глубина реки в месте исчезновения 2 м.
Далее, по азимуту 45° зал постепенно снижается и сужается, через 20 м приводя к полусифону. Сифон открыт только при меженном уровне воды. Во время паводков вода поднимается в русле до 1,5 м. За сифоном пещера продолжается тоннелеобразной галереей высотой 3-4 м и шириной 5 м, развитой по вертикальной тектонической трещине, которая хорошо прослеживается на всем протяжении галереи. У левой стены на протяжении всей галереи глинистый откос. Глубина водного потока в галерее колеблется от 0,4 до 0,6 м.
Через 100 м от сифона подземный поток под прямым углом поворачивает направо. Прямо - глинистый откос высотой 2 м, доходящий почти до самого свода пещеры - остается только лаз высотой 0,5 м. Через 10 м глинистый пол лаза почти смыкается со сводом, оставляя промежуток 0,1 м. В 1975 г. спелеологами ЧКС "Плутон" была предпринята попытка раскопа этого хода, в результате чего было пройдено еще 6-7 м. Есть основания полагать, что этот глинистый лаз является старицей основного русла, т. к. на протяжении 20-25 м не меняет своего морфологического типа - тоннелеобразной галереи с четко выраженной тектонической трещиной на своде. Заполнение старицы глинистым материалом шло неравномерно, на что указывает наличие кальцитовых корочек толщиной 1,5-3 мм по всей толще заполнителя. Очевидно, в сухие периоды шло отложение кальцита, а в полноводные - кальцитовые корочки оказывались перекрытыми аллювиальными отложениями.
Через 20 м после поворота реки пещера заканчивается двумя узкими ходами влево и вправо, которые представляют собой тектоническую вертикальную трещину, идущую параллельно основной галереи. Правый ход длиной 12 м заполнен глинистыми отложениями - пол его на высоте 2 м от уровня воды. Левый ход длиной 6 м обводнен. Глубина достигает 3 м. На глубине 2 м от поверхности воды отверстие неправильной формы, диаметром 1 м, с острыми краями. Это грифон, питающий подземную реку и связанный, предположительно, с понорами у начала "сухого" русла реки Сим. С аквалангом пройти грифон не удалось - огромный риск для жизни. Расход воды в подземном потоке 0,52 м3/с (во время ливней и паводков увеличивается в несколько раз). Температура воды в потоке оказывает большое влияние на микроклимат пещеры - в холодные периоды года, с понижением температуры воды, резко меняется и температура воздуха в пещере. Вторичные отложения представлены в пещере обвальными (глыбы, щебень, глина вблизи входа и в зале Ривьера), водно-механическими (мелкий, слабо обработанный щебень и илистая глина по всему течению реки) и хемогенными образованиями. Хемогенные образования представлены в галерее за полусифоном (натечными светло-коричневыми кальцитовыми корами, конусообразными сталактитами длиной до 10 см и белыми, по форме напоминающие виноградные гроздья, образованиями). Кальцитовые натеки сильно корродированы мелкими (диаметром 1-1,5 см) лункообразными каррами. Представляет интерес строение сталактитов - центральная часть представляет собой твердую кальцитовую трубочку (сталактит-соломинку), которая снаружи покрыта рыхлой, белой на изломе туфообразной массой. Натечные коры и сталактиты встречаются и в ходе Старица.
В ближней части и в зале Ривьера в зимний период многочисленны гляциогенные образования: сублимационные (крупные, до 10 см) шестигранные сростки кристаллов льда, иней, ледяные сталактиты и сталагмиты, достигающие в высоту до 1 м, прозрачные флаги и драпировки, натечные ледяные коры. В особо холодные зимы на поверхности реки вблизи входа появляется ледяной припай на разных уровнях, что указывает на постоянное снижение уровня воды в течение зимы. В подземной реке замечены раки и рыбы.
Пещера Эссюмская является горизонтальной. Это источник речного типа, проработанный в зоне горизонтальной циркуляции воды по вертикальной тектонической трещине. Она находится в инфлюационно-вадозной стадии своего развития. Пещера представляет собой большой экскурсионный интерес. Укрепление входа и расширение сифона могут сделать ее безопасной для посещения неподготовленными экскурсантами. Прохождение сифона или обход его ходом Старица поможет уточнить движение вод, исчезающих в понорах в районе "сухой долины" реки Сим.