Πάνω από το Πυθαγόρειο σε μικρή απόσταση από το Ευπαλίνειο Όρυγμα βρίσκεται η μονή της Παναγίας της Σπηλιανής. Στο εκκλησάκι που είναι μέσα στο σπήλαιο υπάρχει η εικόνα της Παναγίας που ο μύθος τη θέλει να επιστρέφει με θαυματουργό τρόπο στο νησί όταν επιχείρησαν να τη μεταφέρουν στην Πάτμο. Οι ντόπιοι λένε πως έπεσε από τη βάρκα που τη μετέφερε στην Πάτμο, έσπασε σε πέντε κομμάτια και επέστρεψε στη Σάμο. Μέσα στο σπήλαιο υπάρχουν ερείπια ενός πρωτοχριστιανικού ναού, καθώς το σημείο αυτό αποτελούσε λατρευτικό χώρο ήδη από την αρχαιότητα και συνέχισε να αποτελεί τόπο λατρείας και κατά τους χριστιανικούς χρόνους. Υπάρχει ακόμα δίπλα από το εκκλησάκι με την μαρμάρινη εικόνα της Παναγίας αγίασμα, από το οποίο έπιναν πάντα οι ντόπιοι ψαράδες και ναυτικοί πριν μπαρκάρουν. Το Β’ Παγκοσμίου Πολέμου το δίκτυο των σπηλαίων γύρω από τη Σπηλιανή χρησίμευσε για καταφύγιο κατά τη διάρκεια των γερμανικών βομβαρδισμών. Ανεβαίνοντας στη μονή μπορείτε να θαυμάσετε την υπέροχη θέα προς το Πυθαγόρειο και τα μικρασιατικά παράλια. Στην είσοδο υπάρχουν δύο ναοί: τα Εισόδια της Θεοτόκου και ο Άγιος Γεώργιος.