El santuario se encuentra en un enclave espectacular al fondo del barranco de San Martín junto a una cascada, al pie de la sierra de Gabardiella. El origen de San Martín fue una cueva a la que se le fueron añadiendo diversas construcciones exteriores durante diferentes épocas. El monasterio fue reedificado en el siglo en el siglo XVII. En los siglos XVIII-XIX se añadieron otras dependencias, destinadas al servicio de los romeros como el hogar o el comedor.

El edificio que vemos en la actualidad está construido en mampostería, con puerta en arco de medio punto y se encuentra reforzado por tres contrafuertes exteriores. No tiene cubierta a excepción de la zona destinada al hogar de la planta inferior sobre la que se dispone un pequeño campanario con espadaña con dos ojos de medio punto para albergar las campanas. El frente de la cueva está protegido por un muro de sillarejo en el que se abre la puerta y tres ventanas. El recinto interior de la cueva tenía dos plantas y contaba con coro, celdas, comedor y dormitorios. En la actualidad únicamente se mantiene un sencillo altar y la fuente.