La plupart des grottes marines sont petites par rapport aux autres types. Une compilation des relevés de grottes marines en juillet 2014 (Grottes marines longues du monde) montre 2 plus de 1000 mètres, 6 plus de 400 mètres, neuf plus de 300 mètres, 25 plus de 200 mètres et 108 plus de 100 mètres de longueur. En Norvège, plusieurs grottes marines apparemment reliques dépassent les 300 mètres de long. Il ne fait aucun doute que de nombreuses autres grandes grottes marines existent mais n’ont pas été étudiées en raison de leur emplacement éloigné et / ou des conditions de mer hostiles.
Plusieurs facteurs contribuent au développement de grottes marines relativement grandes. La nature même de la zone de faiblesse est certainement un facteur, bien que difficile à quantifier. Un facteur plus facilement observé est la situation de l’entrée de la grotte par rapport aux conditions de mer dominantes. Sur l’île de Santa Cruz, les plus grandes grottes font face aux conditions de houle dominantes du nord—ouest – un facteur qui les rend également plus difficiles à explorer. Les grottes dans les baies bien protégées à l’abri des mers dominantes et des vents ont tendance à être plus petites, tout comme les grottes dans les zones où les mers ont tendance à être plus calmes.
Le type de roche hôte est également important. La plupart des grandes grottes marines de la côte ouest des États-Unis et d’Hawaï sont en basalte, une roche hôte forte comparée à la roche sédimentaire. Les grottes basaltiques peuvent pénétrer loin dans les falaises où la majeure partie de la surface s’érode relativement lentement. Dans les roches plus faibles, l’érosion le long d’une zone plus faible peut ne pas dépasser considérablement celle de la falaise. Cependant, la plus grande grotte marine du monde s’est formée dans le grès de Caversham fortement fracturé (Barth, 2013), ce qui change notre compréhension des roches hôtes pouvant former de grandes grottes marines.
Le temps est un autre facteur. La zone littorale active change au cours des temps géologiques par une interaction entre le changement du niveau de la mer et le soulèvement régional. Les périodes glaciaires récurrentes du Pléistocène ont modifié le niveau de la mer dans une plage verticale d’environ 200 mètres. D’importantes grottes marines se sont formées dans les îles anglo-normandes de Californie qui sont maintenant totalement submergées par l’élévation du niveau de la mer au cours des 12 000 dernières années. Dans les régions de soulèvement régulier, l’érosion continue du littoral peut produire des grottes marines de grande hauteur — La grotte peinte mesure près de 40 m de haut à son entrée. Sur la côte norvégienne, il y a d’énormes grottes marines maintenant surélevées de 30 mètres ou plus au-dessus du niveau de la mer. La datation des sédiments dans le plus grand d’entre eux (Halvikshulen à Osen, 340 m de long) montre qu’il s’est formé sur une période d’au moins un million d’années. Il se pourrait bien que ce soit la plus longue grotte coupée par des vagues au monde. La plus grande grotte en volume est la grotte de Rikoriko dans les îles Poor Knights en Nouvelle-Zélande avec 221 494 m3.
Enfin, les grottes plus grandes ont tendance à être plus complexes. De loin, la majorité des grottes marines se composent d’un seul passage ou chambre. Ceux formés sur les failles ont tendance à avoir des passages en forme de canyon ou inclinés qui sont très droits. Dans la grotte Seal Canyon sur l’île de Santa Cruz, la lumière d’entrée est toujours visible depuis l’arrière de la grotte à 189 m de l’entrée. En revanche, les grottes formées le long des plans de litière horizontaux ont tendance à être plus larges avec des hauteurs de plafond plus basses. Dans certaines zones, les grottes marines peuvent avoir des niveaux supérieurs secs, soulevés au-dessus de la zone littorale active par soulèvement régional.
Les grottes marines peuvent s’avérer étonnamment complexes où convergent de nombreuses zones de faiblesse – souvent des failles. Dans la grotte des Catacombes sur l’île d’Anacapa (Californie), au moins six failles se croisent. Dans plusieurs grottes des îles Anglo-normandes californiennes, de longs passages de fissures s’ouvrent dans de grandes chambres au-delà. Ceci est invariablement associé à l’intersection d’une seconde faille orientée presque perpendiculairement à celle le long du passage d’entrée. Lorsque les grottes ont plusieurs entrées, elles sont exposées à plus d’action des vagues et peuvent donc croître relativement plus rapidement. Il y a une grotte exceptionnellement grande sous-jacente au Fogla Skerry, un îlot au large des côtes de Papa Stour, dans les îles Shetland. Bien que non arpenté, les estimations le placent à près de 500 m de passage. La grotte de Matainaka en Nouvelle-Zélande a 12 entrées séparées dans lesquelles les vagues peuvent pénétrer et de nombreux joints le long desquels se sont développés des passages qui se croisent.