Opis odkryć Jaskinia była znana od dawna ze względu na położenie i obszerny otwór. Pierwszymi grotołazami, którzy w 1913 r. podjęli się próby dalszego zbadania tej wówczas 127-metrowej jaskini, byli bracia Tadeusz i Stefan Zwolińscy. Do pokonania obszernego rumowiska, które blokowało dostęp do dalszych partii Jaskini Zimnej, wykorzystali w 1936 r. materiały wybuchowe (konkretnie kilogram amonitu) i pomoc dwóch robotników pracujących przy budowie kolejki na Kasprowy Wierch – Władysława Goryckiego i Karola Palucha (który pełnił funkcję „ogniomistrza”).
Zorganizowana w 1953 roku wyprawa zakopiańska dotarła do Czarnego Korytarza.
W 1954 roku wyprawa krakowska dotarła do Sali Złomisk.
W 1957 roku wyprawa wrocławska odkryła Partie Wrocławskie.
W 1965 roku wyprawa warszawska przechodzi Syfon Warszawiaków.
W latach 1984–1985 wyprawa gliwicka zbadała Partie za Maurycym.
W grudniu 2002 roku odkryto połączenie Jaskini Zimnej z niewielką grotą – Jaskinią Białą.
Wypadki W Jaskini Zimnej doszło do kilku groźnych wypadków.