建立于清朝道光庚一子年（公年一八四0年），由海光门禅师率徒凿孔而成。洞中敬奉弥勒佛、观世音菩萨、十八罗汉，乃正统佛家道场。全盛时有僧人十数名。弥勒佛是佛家之大乘教中的六大观音菩萨之一，如来佛之继承者。
“在庙内东边。僧二房，与道士分理庙租香火。每岁二月神诞时，百货丛集庙门。寺里则摆卖字画、洞碑、古帖、虫鱼、卉木，铺张尽致。闺房秘器，淫亵之图，罗列神前，恬不为怪。有袒腹佛盘睡其左，游者必摩挲其脐，谓可求子云。”
这是清崔弼在《波罗外纪》卷二里关于南海神庙海光寺的记载，海光寺在南海神庙东侧，坐北向南，与南海神庙连成一体。海光寺有天王殿、大雄宝殿及两间僧房。