El yacimiento arqueológico de la entrada proporcionó niveles que van desde el Auriñaciense hasta la época romana. El nivel Magdaleniense es importante y al él pertenecen las figuras de la cueva. En él apareció también un canto rodado, probable compresor, que lleva grabada la figura de un zorro, junto a una serie de líneas más.
A lo largo de los años han vuelto a descubrirse algunas pocas figuras más, tanto junto a las anteriores, como en la galería principal. Algunas de éstas se encuentran a 120 m de la entrada y para acceder a ellas es necesario recorrer una galería compleja de numerosos ascensos y descensos, hoy facilitados por toda una serie de escaleras.
Foto de (izda. a dcha.) Aranzadi, Eguren y Barandiaran realizando excavaciones.
En el yacimiento destaca también un gran conchero perteneciente a una época posterior al de las figuras rupestres, que indica que los moradores de Santimamiñe recolectaron grandes cantidades de conchas marinas para su alimentación, una vez terminada la glaciación y cuando la línea de costa se acercó a la situación actual. Ya que durante el Magdaleniense se encontraba alejada varios kilómetros de la actual y la llegada al mar era mucho más penosa.
