Grotta San Martino si apre a 287 m s. l. m. lungo il costone di un’incisione carsica che solca il gradino più basso dell’Alta Murgia, a circa 8 km dall’abitato di Toritto, in provincia di Bari. La caverna di origine carsica si snoda con andamento EW a partire da una prima sala, dalla quale si diparte uno stretto cunicolo lungo 13 metri ca, parzialmente ostruito da un riempimento di pietrame.
Gli ambienti più profondi si articolano in un corridoio lungo 80 m ca, dal quale si diparte un secondo corridoio pressappoco parallelo al primo, che dopo 33 m dalla biforcazione si ricollega al tronco centrale.

L’esplorazione ha condotto al riconoscimento di un notevole ma problematico complesso di arte parietale composto da talune pitture in rosso per lo più pertinenti a parziali impronte di mano in positivo e a segni dal colore assai sbiadito, tra i quali si distingue un motivo “ad Y rovesciata” confrontabile con gli antropomorfi “a tridente” riconosciuti da Graziosi a Porto Badisco. Ai pochi motivi dipinti si associa una miriade di incisioni lineari che l’analisi formale induce ad inquadrare in successive fasi di realizzazione.

Ad un confronto con motivi incisi propri alla produzione geometrico-lineare dell’Epigravettiano salentino si prestano in particolare un grande motivo nastriforme, alcune composizioni lineari ed un profilo femminile, alto circa 9 cm, privo di estremità e di seni. L’impianto della figura femminile ricorda i fusiformi incisi sulle pareti di Grotta Romanelli, ma il più marcato naturalismo che ne ispira le forme si presta al confronto anche con i profili muliebri propri alla produzione maddaleniana europea.

Le tante figure a modulo cruciforme, singole o composite, sembrano invece confrontabili con gli antropomorfi filiformi propri al più recente repertorio di Porto Badisco.
Al fine di definire l’inquadramento del complesso parietale sono state condotte due brevi campagne di scavo nel 2005 e nel 2006, con saggi impiantati sia all’interno, sia all’esterno della cavità.

Le indagini condotte all’interno, nel primo ambiente in cui si articola la grotta, hanno confermato l’ipotesi formulata nelle fasi preliminari della ricerca, secondo cui gli ambienti hanno subito lo svuotamento dei depositi più antichi, sia a causa di interventi umani più o meno recenti, sia per via della natura stessa del complesso carsico, per millenni alveo di acque sotterranee che fluivano dall’attuale ingresso della cavità verso l’esterno, riversandosi nel solco erosivo sottostante.

All’esterno della grotta è stato messo in luce un deposito contenente resti altomedievali, poggiante sui massi di crollo dell’antica volta della caverna. Gli strati hanno restituito tuttavia anche alcune schegge silicee di tecnica solo genericamente inquadrabile alle fasi comprese tra Paleolitico superiore ed Eneolitico.