小南海石窟位於安陽靈泉寺東南5公里善應村龜蓋山南麓，面臨洹水，因距小南海不遠，故稱小南海石窟。石窟現存洞窟三座，分別坐落在龜蓋山南麓的石灰岩斷壁上，均開鑿于北齊天保年間。三個洞窟內的石刻造像風格、題材大同小異，其建造規模也十分相近，但以位於中間的一窟內容最為豐富、雕刻最為精美。

西窟坐東朝西，平面略呈方形，進深1.76米，寬1.36米，高1.76米。窟門作拱券狀，寬0.65米，高1.02米，門楣正中雕刻一朵蓮花，兩旁各雕一青龍，下雕兩隻金翅鳥。窟門兩側各雕一守門人，守門人之上各有一倒立的裸體虎頭人身強梁。窟內頂作覆斗式，窟內造像皆為高浮雕，後壁正中為釋迦牟尼佛。窟外門左側大面積的摩崖壁面上，用減地法淺雕排列整齊的供養人像一組，豎十行，橫八行，共刻人像八十尊，佈局嚴謹，刻工精湛細膩。

中窟坐北向南，窟前原有木構建築，現已毀。窟門呈拱形，高1.02米，寬0.65米，下有門檻；拱形門楣，楣端浮雕回首相顧的大型金翅鳥兩隻，楣間刻兩青龍，正中為一火焰寶珠。門兩側各刻一護法神王立像，其門額上方的岩石上鐫刻“方法師鏤石板經記”，在窟門之右還刻有“華嚴經偈贊”和“大般涅?

經·聖行品”，均為隸書。從上述石刻題記和經文可知，此石窟是靈山寺的方法師在北齊天保元年(550年)為高僧稠禪師開鑿的。此窟鐫刻的石經字體蒼勁，是研究北齊書法藝術的寶貴資料。

中窟平面呈方形，面闊1.19米，進深1.34米，高1.78米，覆斗狀窟頂，蓮花藻井。窟中主要造像均為高浮雕，其後又附以淺浮雕。北壁即後壁，為該窟造像的主體，通壁佈局是高浮雕一佛二弟子像，正中釋迦佛像通高1.12米，結跏趺坐，手作禪定印，後有舉身舟形火焰背光，背光上部正中尖拱處刻一單層方形寶塔，其兩旁為兩個騰空飛舞的天人，分別用手承托蓮狀塔座，背光上部左右兩側也各有飛天兩個。佛座正面上層雕托基力士，下層正中雕寶爐，兩旁各蹲臥一獅。在坐佛兩側的壁間皆浮雕小坐佛、脅侍菩薩、供養比丘及佛名題記。前壁即門楣處和門兩側遍刻淺浮雕人物和花卉圖案。

東窟位於中窟以東500米處的洹水北岸摩崖上，窟門南向，惜毀壞嚴重，就殘跡看略呈方形，面闊1.3米。洞窟外壁面鐫刻大面積淺龕造像和浮雕圖案，西側壁面上鐫刻一組由佛、弟子、建築物及菩提樹等組成的石刻浮雕圖案。

東窟進深1.29米，高1.67米，平面呈方形，頂為覆斗狀。北、東、西三壁下部鑿出長條狀基石，相互連接。北壁正中高浮雕釋迦牟尼佛一尊，左右兩側各雕菩薩一尊。東、西兩壁各雕菩薩造像三尊，皆為浮雕立像，立於上、下兩層的束腰蓮臺上。在北壁最下層的壁腳處鑿有浮雕小龕十個，龕內各雕小坐佛一尊。東壁造像上部雕一幅長1.15米、寬0.2米，由蓮花、化生、飛天、殿堂、蓮座、菩提樹及供養人等組成的長條形畫面。西壁造像的上部雕一長1.2米、寬0.2米的畫面，內容為佛、菩薩和蓮花等；下部也雕有一高0.7米、寬0.2米的畫面，內容分為兩層，上層刻供養比丘三人，下層刻供養比丘及比丘尼五人。

在東窟以東200米的石壁上刻有明嘉靖十六年(1537年)著名文人崔銑、王三省遊歷該地時留下的題記、五言律詩等。

小南海石窟雖規模不大，但雕刻內容豐富，保留著北齊時代特徵和地方風格，特別是鑿刻有大量的佛教經卷，且保存完好，這在我國現存的石窟中是罕見的。