觀洞為隆起珊瑚礁長年受地下伏流侵蝕所形成的類石灰岩地形，洞中有小規模鐘乳石及石筍。炎夏進入洞中，但見清流汨汨，終年不?，感覺陰涼幽靜。中有一石筍，高約1m，狀若觀音座像，腳下亦一如蓮花座。相傳百餘年前，有島上漁民黑夜歸航，不辨方向。忽見火球出現綠島東北方山丘，漁民乃得指引安全返航，後受惠者追尋火球之來向，發現一石洞，洞內有石，形如觀音，乃祭拜之，此即觀音洞之由，來後來信徒日，增逐漸成為綠島人的信仰中心，惟並未建廟。