Le grotte si trovano in Valle Strona, a 20 minuti di macchina a monte della città di Omegna.

Il marmo in cui si trovano le grotte è una parte affiorante di un filone che, partendo dalla Valsesia, attraversa le montagne passando da Ornavasso, Candoglia, Valgrande e oltre.

Proprio di fronte all`abitato Marmo, al di là del fiume Strona, dalla strada è ben visibile la cava abbandonata da cui si estraeva il Marmo di Sambughetto, paese che domina la cava dall`alto del pendio sull`altro versante della valle laterale dello Strona.

Formazione geologica: il marmo è una roccia composta prevalentemente da carbonato di calcio e deriva da antichi depositi marini di coralli e conchiglie. Questi depositi hanno subito degli spostamenti, dovuti ai movimenti della crosta terrestre, che li hanno inglobati e spostati in profondità. Grazie alla pressione ed al calore, a cui i depositi marini sono stati sottoposti, il carbonato di calcio ha subito una modifica: le sue particelle (molecole) si sono organizzate in cristalli. La struttura in macrocristalli del marmo di Sambughetto è ben visibile dove ci sono delle fratture fresche della roccia. Ulteriori movimenti delle placche che compongono la crosta terrestre hanno portato in superficie l`antico deposito marino trasformato (metamorfizzato), questa volta disponendo in senso verticale quello che è stato depositato a strati orizzontali (come una fetta di torta rovesciata).

Il carbonato di calcio delle conchiglie, dei coralli e quindi anche quello che compone il marmo, si scioglie con gli acidi contenuti nella pioggia acida. La pioggia diventa acida principalmente perché l`acqua che cade si combina con l`anidride carbonica presente nell`aria e forma l`acido carbonico.
L`erosione della roccia calcarea ad azione dell`acqua acida viene definito carsismo, nome che deriva dal Carso, zona compresa tra Trieste e l`attuale Slovenia e Croazia, dove questo fenomeno è particolarmente evidente.

Le grotte di Sambughetto si trovano quindi in una roccia metamorfica di origine sedimentaria marina, il marmo, e sono il risultato del fenomeno carsico.