A.- S._ est affiliée à la caisse-maladie Assura en particulier pour l'assurance obligatoire des soins. A la suite d'une écographie mammaire, son médecin a diagnostiqué la présence d'un fibroadénome rétroalvéolaire interne à gauche. La doctoresse B._, spécialiste en chirurgie plastique et reconstructive, a procédé, le 15 décembre 1998, à une exérèse et une symétrisation. Sur la base d'un examen effectué à la suite de cette intervention chirurgicale, le docteur C._, hématologue et oncologue, a posé le diagnostic de sarcome à cellules fusiformes de grade 2. Le docteur C._ a adressé la patiente à l'Institut X._ à Milan. Au vu du résultat des examens qui y ont été pratiqués, il a conseillé à S._ de se faire opérer à l'Institut X._. L'intervention chirurgicale - radicalisation de la lésion mammaire, quadrantectomie, reconstruction plastique et mastoplasie réductive -, s'est déroulée en avril 1999. Par décision du 25 juin 1999, Assura a refusé de rembourser les frais de traitements effectués à l'Institut X._, au double motif qu'il ne s'agissait pas de soins prodigués en urgence et qu'il n'existait pas de dispositions déterminant les traitements fournis à l'étranger que les assureurs devaient prendre en charge. Suite à l'opposition de S._, Assura a confirmé sa décision le 20 août 1999. B.- S._ a recouru auprès du Tribunal administratif du canton de Neuchâtel contre cette décision. Par jugement du 24 mars 2000, la juridiction cantonale a admis le recours, renvoyé le dossier à la caisse pour nouvelle décision et alloué 600 fr. de dépens à la recourante. C.- Assura interjette recours de droit administratif contre ce jugement dont elle demande l'annulation. S._ a conclu au rejet du recours avec suite de dépens. L'Office fédéral des assurances sociales (OFAS) a présenté des observations sur le recours. D.- A la requête du juge délégué à l'instruction, l'OFAS s'est encore prononcé, par lettre du 21 septembre 2001, sur la question de la délégation de compétence ainsi que sur l'absence de liste des prestations fournies à l'étranger à charge de l'assurance-maladie. Après avoir rappelé le principe de territorialité fixé dans la loi, l'OFAS a exposé que l'ordonnance du Conseil fédéral prévoit que le Département fédéral de l'intérieur (DFI) désigne, après avoir consulté la commission compétente, les prestations dont les coûts occasionnés à l'étranger sont pris en charge par l'assurance obligatoire des soins lorsqu'elles ne peuvent être fournies en Suisse. La Commission fédérale des prestations générales s'est toutefois prononcée dans ce sens que l'établissement d'une telle liste de traitement n'était pas réalisable. Suivant les recommandations de la commission, le DFI s'est abstenu d'établir une telle liste. L'OFAS a ajouté qu'il recommande dans de très rares cas, et à certaines conditions, aux assureurs-maladie de prendre en charge les coûts d'un traitement prodigué à l'étranger, de façon à éviter que toutes les prises en charge soient refusées quels que soient les cas. Les parties ont été invitées à présenter leurs observations éventuelles.