Aquesta cova està situada a la vessant sud del massís i a uns 200 metres sobre el nivell del mar. És visible des de qualsevol punt de la vila.
Rep el nom d’un ocell rapinyaire que habitava al Montgrí, el Duc.
Com que el massís és de pedra calcària, s’ha anat format al llarg dels anys degut a les aigües de pluja que s’hi anaven filtrant.
Gràcies a la seva situació, d’esquena al vent de tramuntana i encarat a sud, va ser habitada durant el paleolític inferior, és a dir, ara fa uns 300.000 anys. En aquest indret s’hi ha trobat gran quantitat d’eines fossilitzades, algunes de les quals, estan exposades al museu de la vila.
També cal destacar el cau del Duc d’Ullà. Situat a la vessant sud de la muntanya d’Ullà, de dimensions molt inferiors a les del seu veí i a una alçada d’uns 250 metres sobre el nivell del mar.
En aquest cau també s’hi ha trobat molts utensilis que han estat datats a un període de 200.000 i 400.000 anys.
S’ha comprovat que moltes de les eines fossilitzades trobades al cau del Duc de Torroella, van ser fetes al cau del Duc d’Ullà, això porta a deduir que hi havia una relació entre els dos caus.
Segons un estudi de l’Eduard Carbonell, investigador de la Universitat Rovira i Virgili, els homes que habitaven la zona, eren alts i forts, capaços de pujar del riu al Montgrí en 10 minuts i l’esperança de vida dels quals no devia superar els 20 anys.