小南海位于南郑县牟家坝南10公里的青石关下，距汉中市约30公里。寺庙居于山坳之中，群山怀抱，山青水秀。

观音洞，地处两山之间的小南海峡谷底部，该溶洞地势或高或低，或宽或窄，高处百米有余，最窄处也有数十米，而且两边分布着形态各异的钟乳石。洞中还有一条地下暗河，河谷水深大约十多米，宽处如湖，最窄处仅能小船通过，碧绿的河水蜿蜒于洞间峡谷，水中可见小鱼、小虾漫游。洞顶部如同无数个古堡串连，无数个形状、大小、色彩各异的石柱、石笋垂悬于空中、排立于地面，尽显大自然的神奇造化，鬼斧神工；沿洞内小道而上，还发现许多大小不一的溶洞，形成洞套洞、洞依洞、洞洞相连的溶洞群。汉中地矿、水文勘察部门有关专家介绍说，经过科考人员近期的考察，初步推断该溶洞的形成约在一亿九千万年前，溶洞内石体由石灰岩、碳酸盐岩和白云岩等构成。从其地质景观、规模和地下河流量来看。是极为少见的。观音洞深隧莫测，当地人称它为黑洞子，长期以来无人能够深入。地质专家揭开了它的神秘面纱，距今一亿九千年前，小南海观音洞原是一片海洋，在漫长的岁月里由于强大的地质构造运动作用使它凸现地表表面，大自然的鬼斧神工创造了世间罕见的溶洞奇观。洞体由石灰岩、碳酸盐岩和白云岩等构成，地层层序及地质剖面有较高的研究价值，被誉为地下“溶岩地质博物馆”。