Pazinčica
Der Bereich des Flüsschens Pazinčica, oder des «Bachs», wie ihn die Einheimischen nennen, umfasst eine Fläche von 83 km2, mit eine Länge von 16,5 km. Er befindet sich fast vollständig in einem undurchlässigen Flyschbett, was dem Flussverlauf einen ausgesprochen sprudelnden Charakter verleiht. Dort, wo er auf einen wasserdurchlässigen Felsen, die Höhle, stößt, wird aus dem Flüsschen Pazinčica ein verschwindender Schlundfluss.
Bei stärkeren Regenfällen verwandelt sich der sprudelnde Bach regelrecht in einen Sturzbach. Wenn dem Flüsschen Pazinčica so viel Wasser zufließt, dass es nicht mehr versickern kann, kommt es zu einer Überschwemmung des Schlucklochs in der Höhle.
Einst floss das Flüsschen Pazinčica an der Erdoberfläche, vorbei an Beram, Kringa und Dvigrad, bis zum Meer, und bildete so das Tal zum Limfjord (Limska draga).

Das Schluckloch (Ponor)
Im hydrogeologischen Sinne ist die Paziner Höhle ein Schluckloch (Ponor), entstanden an der Kontaktstelle der wasserundurchlässigen Flyschschicht des Flussbereichs des Flüsschens Pazinčica und der wasserdurchlässigen Kalkschicht, die sich über den gesamten Raum des Südwestens von Istrien erstreckt. Sofort hinter der imposanten Öffnung des Schlucklochs (Ponors), hat sich ein langgezogener Saal mit einem großen Höhlensee gebildet – der Martelsee. Dieser ist durch einen engen Abfluss, ein Siphon, mit dem nächsten See – dem Mitarsee verbunden.
Untersuchungen haben ergeben, dass die Wasserläufe, an denen auch das Flüsschen Pazinčica beteiligt ist, ihr Wasser zu den Quellen im östlichen und südlichen Teil der Halbinsel Istriens (Raša und Blaz) weiterleiten.

Die Höhle
Einen Anteil bei der Entstehung der Paziner Höhle hatten zu gleichen Teilen tektonische und hydrologische Einwirkungen, so dass sie als ein Höhlensystem (speläologisches Objekt) des poligenetischen Typs betrachtet wird.
Die Schichtigkeit des Kalks aus der Kreidezeit, mit großen Rissen in Richtung NW-SO, schaffte die tektonische Voraussetzung für die Entstehung der eigentlichen Höhle und der Schlucht, in dem das Flüsschen Pazinčica endet. Nachdem der Durchgang zum Untergrund einmal geöffnet war, wurde er durch die späteren Einwirkungen des Wassers erweitert und erhielt so seine heutige Form.

Die größte Überschwemmung der Höhle ereignete sich im Jahr 1896. Sie wurde von E. A. Martel, einem bekannten Höhlenforscher festgehalten. Das Wasser in der Höhle stieg damals bis zu 30 m unterhalb der Mauern des Kastells. Die letzten großen Überschwemmungen gab es in den Jahren 1964 und 1993.