1999年4月，由三亚大小洞天发展有限公司进行开发建设，将原海山奇观旅游区更名为“大小洞天旅游区”。

2007年，大小洞天旅游区引进三亚自然博物馆。

2013年，大小洞天旅游区内的小月湾被国家体育总局评为全国青少年露营基地。

2020年五一期间，大小洞天旅游区推出婚拍基地，在原有基础上打造出“南海福门”“天空之吻”“幸福之梯”及户外古装街景等32个场景。

2021年7月，大小洞天旅游区获得“世界研学旅游组织合作认证基地”授牌；同年11月19日，三亚大小洞天退役军人服务站正式揭牌成立。

2022年3月，《三亚大小洞天风景区片区详细规划（2021—2030年）》获国家林业和草原局正式批复；同年10月1日，大小洞天旅游区正式免费对外开放。

大小洞天旅游区总面积22.5平方千米，位于海南省三亚市以西40千米处的南山西北面，南面临海，东接南山文化旅游区，西邻崖州古城，北近西线高速公路，地理坐标介于东经109°09′—109°13′，北纬18°17′—18°19′之间，距三亚市区约40千米，距离三亚凤凰机场约30千米，距离西线高速公路入口约3.5千米。

大小洞天旅游区整体地势大致为西低东高，最大高程为432.2米，最小高程为1.27米，基本处于平均潮位1.03米以上。景区北依南山南靠南海，地貌以自然山岳和岩石海岸为主。整体地形以100米以上的山地居多，占景区总面积的54.09%。景区北部和西南部沿海地区高程多为100米以下，占景区总面积的45.91%。南山古称“鳌山”，为五指山的支脉，主峰为南山岭，海拔479.6米，山形端庄耸秀，植被茂密。主峰与鼻子岭山脚深入大海，形成岩岸岬角海蚀地貌。沿岸怪石林立，巨石遍布，两岬角之间为小月湾海滩。景区海岸线总长3.2千米，海岸地貌多样。

大小洞天旅游区位于海南岛南端，在气候类型上属于热带海洋季风性气候，全年暖热，干湿季明显。年平均气温25.4℃，夏季平均气温28.2℃，冬季20℃。气温最高月为6月，平均28.7℃；气温最低月为1月，平均21.4℃。全年日照时间2563小时。每年6—10月为雨季，年平均降水量1347.5毫米，年蒸发量2273毫米。年均相对湿度79%。每年5—7月为南风或西南风，8—10月为台风频繁期，11月—次年3月多为东北风，年均风速2.9米/秒。对该区有影响的台风平均次数为1.8次/年。浪潮为不规则日潮型，以日潮为主，每月14天为日潮，日潮时最高潮位2.2米，持续16小时，最低潮位0.6米，平均潮位1.03米，最大潮差2.26米，最小潮差0.06米。平均潮差0.79米。落潮时间持续8小时。

大小洞天旅游区在植被区划上属于热带季雨林、雨林区域。区内植被由海滨向丘陵山地依次为热带海滨沙生草丛，热带海滨沙生刺灌丛和热带季雨林。群落类型主要为热带半落叶林及有刺灌木林。植被景观有乔木、灌木、龙血树等。景区植被可分为自然植被及景区绿化树种两类：

（1）自然植被上层树种多为散生乔木，一般树高8—12米。主要优势树种有龙血树、海南榄仁、细基丸、香合欢、厚皮树、乌墨、槟榔青、木棉、余甘子等。下层树种以有刺灌木林和小乔木组成密度较大的林相。主要优势树种有：刺桑、圆叶刺桑、细叶裸实、雀肾树、海南巴豆、龙胆木、博兰树、铁灵朴、黄荆三等。

（2）园林绿化树种乔木：椰子、槟榔、散尾葵、龙血树、露兜树、木麻黄、铁西瓜、榕树、黄槐、海南红豆、扁桃、南洋杉、龙柏、海南蒲桃、蝴蝶果、非洲楝、竹类等。灌木和草本：海南变叶木、三角梅、龟背竹、海芋、虎尾兰、橡皮榕、蜘蛛兰、鹅掌柴、槟榔、紫藤、朱蕉、鹤望兰、仙人掌、仙人柱、苏铁、宝巾、龙船花、黄蝉、栀子花、马缨丹等。

大小洞天旅游区内国家和省级保护动物有：蟒蛇、陆龟、源鸡、果子狸、柳子狸、海南豹猫、鹧鸪、八哥、赖哥、眼镜蛇、眼镜王蛇、金环蛇、银环蛇。景区海域还有海参、海龟、龙虾、海马、鱿鱼、青蟹等。

大小洞天旅游区以热带滨海生态资源、自然环境、自然景观、人文气象、道家文化色彩以及历史文化内涵构建景区景点，并据此形成了六个游览区域，即“洞天福地”区域、“福寿南山”区域、“南海龙王”区域、“摩崖题咏”区域、“山海奇观”区域，共有游览景点50多个。

截至2021年10月，大小洞天旅游区内有临时办公楼、临时办公棚等旅游管理设施，游客服务中心等游览服务设施，味道餐厅、沙县小吃、椰寨餐饮加工点等餐饮设施，出口商铺8处、博物馆主干道商铺2处、鉴真处冰爽商铺、龙王海边商铺3处、南海神鳌商铺、寿字碑商铺2处、小月湾观海亭商铺等购物设施，景区医务室等医疗设施，一道岗卫生间、五星厕所、椰寨卫生间、龙王卫生间2处、玄妙阁卫生间、小洞天卫生间、小月湾卫生间3处等环卫设施。

早在南宋时代，先后在崖州任知州的周康、任知军的毛奎即相继开山拓景，将其开辟为旅游胜地，该地也是古代由政府官员重视并进行建设的古老的旅游点。当年的崖州治所在三亚市崖州区，离此地只十多里路。据记载，他们不走旱路，却泛舟绕海而来，再舍舟登岸。毛奎对南山一往情深，卸任之后不回朝庭述职，不回乡与家人团聚，却隐入南山，终其一生。后人曾在这里修庙祭祀他。元明清以来，这里游者相续，诗文满山，被推崇为崖州八景之首，一度曾被誉为珠崖第一山水名胜。相传道教南宗五祖白玉蟾也曾隐居于大小洞天。

截至2021年10月，近年来，大小洞天旅游区举办和开展了各类节庆、公益等主题活动，如三亚国际花卉旅游节、三亚龙抬头节、“蓝丝带”海洋保护计划、三亚选美比赛、世界大力士冠军赛及吉尼斯世界纪录挑战赛等。

2018年3月，第十四届中国三亚龙抬头节南海祈福系列活动暨大小洞天古崖州民俗庆典活动在大小洞天旅游区举行；2019年9月，2019五湖四海全员赏月活动在大小洞天旅游区举行；2020年12月，第二届七彩风车节在大小洞天旅游区举行，活动包括风车廊桥等特色景观打卡、泡泡嘉年华等互动活动。2024年3月11日，以“龙腾三亚，福泽四海”为主题的甲辰龙年三亚民间龙王祭俗非遗活动在三亚大小洞天旅游区举行。

大小洞天旅游区免费对外开放。

自驾车：可沿海南东线环岛高速G98行驶至崖城高速出口，然后沿四马村主路行驶10分钟到达。

公交车：可乘坐三亚公交25路、三亚公交30路、三亚公交崖州6路、三亚公交旅文专线抵达景区。

揶林吧开始—玄妙阁—南海神鳌—南山不老松—“寿”字碑—石船—仙桃石—江泽民题词—小月湾—（坐车回到）小洞天 —南海龙王别院—九九归一—鉴真群雕—三亚自然博物馆—洞天神牛—椰林吧结束。