Мариинская пещера является геологическим памятником природы. Она расположена на территории Кизеловского района карбонатного карста Западно-Уральской складчатой зоны, рядом с пос. Верхняя Губаха, в приустьевой части левого борта Мариинского лога, от которого и пошло название пещеры. В свою очередь, лог получил название от шахты им. Куйбышева, до революции носившей название «Мариинская». Мариинский лог представляет собой суходол, «подвешенный» на высоте около 70 м над р. Косьвой.
Пещера имеет два входа и заложена в протяженном скальном выступе массивных известняков визейского и серпуховского ярусов нижнего карбона высотой 7 м. Вход находится над дном лога на высоте 80 м, от уреза р. Косьвы — 120 м (абс. отм. 275 м).
Впервые пещера описана М. С. Гуревичем в 1932 г. В настоящее время длина закартированных ходов составляет 1000 м, а глубина — 50 м. Пещера четырехэтажная, этажи соединены постепенными переходами и колодцами. Правый вход представляет собой неширокую щель высотой 1,5 м. В 20 м левее расположен второй вход треугольной формы высотой 1,2 м, в котором особого внимания заслуживает наледь длиной 62 м и мощностью до 1,5—2 м.
Общая площадь ледяного покрова составляет 300 м2. По наблюдениям Б. Р. Мавлюдова, сезонная наледь стала многолетней после установки в 1976 г. бетонной пробки в одном из ходов. Но в 1994 г. вход в пещеру полностью заплыл льдом, и вскоре многолетняя наледь начала катастрофически уменьшаться в размерах, так как зимой холод перестал поступать в пещеру. В дальнейшем произошло естественное освобождение входа от наледи, и в пещере возобновилось накопление льда. Таким образом, данный процесс имеет циклический характер.
Сразу от входа в пещеру наклонный ход длиной 20 м выводит в небольшой грот размером 6,7x6,3 м и высотой до 9 м, который носит название «Озерный». Летом в нем стоит вода, зимой она замерзает. Далее начинается спуск в грот Большого Ледника. Для спуска и подъема здесь необходимо иметь веревку и снаряжение. В западной части грота горизонтальная ледяная площадка переходит в уступ высотой 8 м и шириной 2,5 м, угол наклона которого около 80°. Затем угол наклона становится меньше — около 40°, ширина наледи увеличивается до 7 м, через 4 м ход снова суживается до 5 м, угол наклона увеличивается до 70°, и далее, до глубины около 20 м, лед идет непрерывным каскадом.
Приблизительно посередине спуска слева стоит огромный ледяной сталагнат Хозяин, высотой 12м и до 1,5 м в поперечнике. В 7 м ниже Хозяина левая стена грота покрыта ледяным натеком толщиной до 0,5 м и шириной до 2 м. После спуска попадаешь на горизонтальную площадку, носящую название «36 комната».
На всем своем протяжении лед вплотную подходит к стенам пещеры. В средней части наледи он чистый, прозрачный, просматривается на всю толщину. У стен его мощность уменьшается до 0,2 м. Ближе ко входу лед белый, матовый, в верхней части покрыт пылью и обломками пород.
Согласно топосъемке, проведенной в пещере в 1971—1979 гг. спелеологами г. Перми, под первым уступом находится вход в грот Малого Ледника, однако в настоящее время он перекрыт ледяным покровом. Закупорен и вход, ведущий в лабиринты пещеры с южной стороны наледи, на горизонтальной площадке «36 комната».
Через второй вход пещеры можно попасть в другие не менее интересные галереи. В дальней части первого грота — узкий лаз, выводящий под потолок грота Гуровый (высота 8 м). В нем встречаются интересные натечные плотины — гуры. В конце грота крутонаклонная кальцитовая катушка вываливается отвесным уступом в середине Лагерного зала (высота 15 м). Вертикальная щель в южной части грота Лагерный приводит в грот Труда — круглый зал диаметром 4 м и высотой 8 м. Почти под потолком есть проход в середину наклонного грота Летучих Мышей. В его южной стене, выше небольшого уступа, узкая вертикальная щель Штаны глубиной 7 м приводит к труднопроходимому узкому ходу. Шкуродер заканчивается кальцитовой катушкой, приводящей в систему обширных залов — это гроты Лунного Молока, Медвежий, Жемчужный, Каменной Реки, галерея Чудес. В северной части галереи за небольшим уступом узкий проход выводит под потолок грота Главный (высота 12 м). В нижней, восточной, части через зал Эстрадный система ходов выводит к провалу Смирнова и в галерею Гуров.
Кальцитовые натеки развиты по всей пещере повсеместно, наиболее интересны плоские и каскадные сухие гуры, скопления «лунного молока». В пещере обнаружены кости и гуано летучих мышей, кости куниц, горностаев, пещерного медведя.