ದತ್ತಾತ್ರೇಯ ಗುಹೆ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ವಲ್ಲಿ ಗುಹೆ ತಿರುಚೆಂಡೂರಿನ ಇನ್ನೊಂದು ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಸ್ಥಳ. ಇದು ತಿರುಚೆಂಡೂರ್ ಮುರುಗನ್ ದೇವಸ್ಥಾನದ ಉತ್ತರ ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಮರಳುಗುಡ್ಡೆಯ ಕೆಳಗೆ ಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಸಮುದ್ರಕ್ಕೆ ಮುಖ ಮಾಡಿದ್ದು, ಒಂದು ಅತ್ಯದ್ಬುತ ಸ್ಥಳವಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಶ್ರೀ ಮುರುಗನ್ ಅವರ ಇಬ್ಬರು ಪತ್ನಿಯರಾದ ವಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ದತ್ತಾತ್ರೇಯರ ಮೂರ್ತಿಗಳಿವೆ.
ಇಲ್ಲಿರುವ ಕಲ್ಲಿನ ಮಂಟಪಕ್ಕೆ 16 ಕಂಬಗಳಿದ್ದು, ಪ್ರತೀ ಕಂಬವು 24.5 ಅಡಿ ಉದ್ದವಿದ್ದು 21.5 ಅಡಿ ಅಗಲವಿದೆ. ಮುರುಗನ್ ಮತ್ತು ವಲ್ಲಿಯ ಕುರಿತಾದ ಕತೆಗಳನ್ನು ಕಲ್ಲಿನಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆತ್ತನೆ, ಮೂರ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ಚಿತ್ರಗಳ ಮೂಲಕ ವರ್ಣಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈಗ ಈ ಗುಹೆಯ ನೆಲಕ್ಕೆ ಗ್ರಾನೈಟ್ ನ್ನು ಹಾಸಿ ಹೊಸದಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ.