La grotta di San Michele ha origine carsica, come le altre grotte di Ozieri: Mara, del Carmelo e di Calamone.
La grotta di San Michele ha uno sviluppo di circa 160 m, ed è lunga attualmente 56 m. È costituita da numerosi ambienti e cunicoli e deve il suo nome alla presenza nei suoi pressi di un santuario oggi non più esistente. Nel 1914, anno della sua scoperta, il Taramelli promosse una prima campagna di scavi archeologici. Gli scavi ripresero poi nel 1949. Gli archeologi rinvennero numerosi manufatti appartenenti a una civiltà, databile al neolitico recente (circa 3200-2800 a.C.), che prese il nome di Cultura di San Michele (o di Ozieri).
La grotta fu, nel tempo, sia luogo di sepoltura, luogo di culto e persino rifugio antiaereo durante la Seconda guerra mondiale. La camera più grande della grotta venne demolita negli anni ’50 per lasciare spazio a un campo di calcio, in seguito trasformato in parcheggio. Infatti, per raggiungere il sito ci si deve recare al parcheggio dell’ospedale civile di Ozieri.