Hatay kent merkezinin güneybatısında; Şenköy Mahallesi’nin doğu-güneydoğusundaki Samandağ ilçesinin güneyinde; Meydan Mahallesi’nin bir kilometre kadar güneyinde Yayladağı ilçesinde yer almaktadır. Asi Nehri’nin yaklaşık 10 kilometre güneyindedir. Al Ansariye Dağları’nın eteklerinde; Kel Dağları’nın kuzeydoğu yamacındadır. Mağara’ya aynı zamanda deniz kıyısından da ulaşım mümkündür.

Günümüzdeki deniz seviyesinden yaklaşık 18 metre yüksekte olan mağara, kretase kalker kayalığın içinde doğal nedenlerle meydana gelmiştir. Üçgözlü Mağara adını, ağzı güneybatıya açılan mağara kuzeydoğu, güneybatı ve güneydoğu yönlerine bakan üçlü açıklığa sahip olması sebebiyle almıştır. Mağaranın içinde yapılan ölçümler sonucunda 200 metrekare boyutunda bir yaşam alanının var olduğu anlaşılmıştır. Yüksekliği 4,5-5 metre ile 2,5 metre arasında değişmektedir.

Üçağızlı Mağarası ilk olarak, 1988 yılında A. Minzoni Déroche'in başkanlığında, Antakya Samandağ ilçesinin çevresinde ve Asi Nehri deltasının güneyinde yapılan yüzey araştırmaları sırasında bulunmuştur. Mağaradaki ilk kazı çalışmaları 1990 yılında A. Minzoni Déroche başkanlığında yapılmıştır. 1997 yılından itibaren Üçağızlı Mağarası kazıları Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih Coğrafya Fakültesi Antropoloji Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Erksin Güleç'in başkanlığında sürdürülmektedir.

Mağaradaki çalışmalar üç ana bölümde sürdürülmektedir. Birinci bölümü güneydeki tünel benzeri oda oluşturmaktadır. İkinci bölümü güney ve kuzey bölümlerinin arasında kalan ve mağaranın çökmesi nedeniyle geniş/uzun bir alan oluşturan salon şeklindeki yapıdır. Bu kısımda paleolitik dolguların yoğunluğu son derece düşüktür. Son olarak kuzeyde, çok zengin paleolitik buluntular içeren bölüm yer almaktadır. Üçağızlı Mağarası’nda yapılan incelemeler sonucu yaklaşık dört metre derinliğinde dolgu tespit edilmiştir. Akdeniz Bölgesi’ne özgü turuncu-kırmızı renkli terra rosa’dan oluşan bu killi toprak içerisinde yoğun miktarda insan yapımı (antropojenik) buluntulara rastlanmıştır. Buluntular arasında Üst Paleolitik dönemlere ait taş aletler, kemikler ve kabuklular bulunmaktadır.

Üçağızlı Mağarasını antropoloji ve arkeoloji açısından dünya üzerinde çok önemli bir yere sahiptir. Anadolu’da Üst Paleolitik dönemi en iyi temsil eden mağaralar arasındadır. Afrika’dan kuzeye doğru Rift Vadisi sistemiyle yukarıya göç eden insanların uğrak yeri olması sebebiyle bir geçiş kapısı niteliğindedir.

MÖ 4100- 1200 arasında kullanım gördüğü düşünülen Mağara’da ele geçen arkeolojik buluntular arasında yaban keçisi, geyik, karaca, yaban domuzu gibi farklı hayvanlara ait kemik buluntularının yanı sıra, antropolojik buluntular (insan diş ve kemikleri), çeşitli taş aletler ile çok sayıda boncuk ele geçmiş ve bir bölümü Hatay Müzesi’nde sergilenmektedir.