วัดถ้ำเขาหลวง สร้างขึ้นในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ซึ่งพระองค์มีพระราชประสงค์จะสร้างวัดบนยอดเขา เพื่อถวายแด่พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเสด็จประพาสมายังถ้ำแห่งนี้ และด้วยมีพระราชดำริว่าถ้ำเขาหลวงนี้ มีความวิจิตรงดงามด้วยมีหินงอกหินย้อยทั่วทั้งผนังถ้ำ ภายในยังมีช่องกว้างที่แสงอาทิตย์สาดส่องเข้ามากระทบแนวหิน ก่อให้เกิดความหลากหลายของสีสันภายในถ้ำ อีกทั้งโพรงหินที่แตกเป็นช่อง ทำให้มีอากาศเย็นสบายและไม่อับชื้น จนสามารถมองเห็นความสวยงามภายในถ้ำได้ทุกซอกทุกมุม พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดฯ ให้สร้างบันไดคอนกรีตยาวประมาณ 10 เมตร ตั้งแต่เชิงเขาไปจนถึงเบื้องล่างของถ้ำ และโปรดฯ ให้บูรณะพระพุทธรูปโบราณหลากรูปที่ประดิษฐานอยู่ ณ ถ้ำนี้มาก่อนยุครัตนโกสินทร์ ซึ่งสันนิษฐานว่าพระพุทธรูปโบราณเหล่านี้น่าจะได้มาจากนักจาริกแสวงบุญจากที่ต่าง ๆ นำมาประดิษฐานไว้ อาทิ พระพุทธไสยาสน์ ขนาด 6 เมตร พระพุทธรูปปางมารวิชัยองค์ใหญ่ เป็นต้น ครั้นรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เสด็จประพาสมายังเพชรบุรี จึงได้มีพระราชประสงค์ให้จัดสร้างอารามขึ้นภายในถ้ำเขาหลวง เพื่อถวายเป็นพระราชกุศลแด่พระชนก โดยทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างพระพุทธรูปเพิ่มเติม ซึ่งในหมู่พระพุทธรูปสร้างใหม่นี้ มีอยู่รูปหนึ่งที่โปรดฯ ให้ประทับตรา ประจำรัชกาลที่ 1-5 ไว้ที่ฐานพระด้วย ปัจจุบันวัดถ้ำเขาหลวงแห่งนี้ได้มีการบูรณะ และพัฒนาให้มีความสะดวกสบายยิ่งขึ้น โดยการจัดให้มีวิทยากรหรือมีผู้แนะนำเกี่ยวกับความเป็นมาของวัดถ้ำเขาหลวง และร้านค้า เพื่อไว้บริการนักท่องเที่ยว และที่นี่ยังมีฝูงลิงจำนวนมากมาอาศัยอยู่