Uma caverna marinha, também chamada de caverna litorânea, começa como uma pequena fenda ou ponto fraco em um penhasco ao lado do mar. Ondas do oceano - água salgada cheia de cascalho e areia contra este local para séculos, lentamente ampliando-o e escavando uma caverna na encosta do penhasco.
Além da água, forças violentas como o vento e a temperatura fria também ajudam a formar cavernas marinhas e a escavar detalhes delicados como grandes arcos e redes de pequenas cavernas que se encaixam como um favo de mel. O vento tem um forte poder corrosivo ao longo do tempo, assim como a água, e corre pelas cavernas, especialmente na maré baixa. A temperatura fria congela a água que rasteja em rachaduras ao longo da superfície das rochas. Quando ele congela, ele se expande, aumentando assim as rachaduras.
As arribas marítimas de rocha fofa, como o arenito, apresentam as melhores condições para a formação de grutas marinhas. Ainda assim, o vento e as ondas, com seus movimentos repetitivos e conteúdo abrasivo, podem formar cavernas até mesmo em rocha dura.
A maioria das cavernas litorâneas medem menos de 300 metros da entrada até o final. A caverna marítima mais longa do mundo, a Caverna Matainaka na Nova Zelândia, tem 1.540 metros de comprimento. As Cavernas do Leão Marinho em Oregon têm o maior volume de todas as cavernas marinhas do mundo. São também as cavernas mais longas dos Estados Unidos.
