Se ha desarrollado en ambas cavidades entre 2011 y 2014 actividades arqueológicas puntuales y entre 2015 y 2022 un Proyecto General de Investigación (PGI) titulado: Las Sociedades prehistóricas (del Paleolítico medio al Neolítico final) en la Cueva de Ardfales y Sima de las Palomas de Teba (Málaga, España). Estudio geoarqueológico, cronológico y mediambiental.

El PGI ha contado con la dirección de José Ramos (Universidad de Cádiz) y Gerd-Christian Weniger (Neandertal Museum y Universidad de Colonia) y la participación de 58 investigadores (15 mujeres y 43 hombres, procedentes de 30 instituciones: 17 de España, 13 de Alemania, 1 de Francia, 1 de Reino Unido, 1 de Portugal, 1 de Dinamarca y 1 de Filipinas).

Los trabajos realizados en diversas zonas de la cavidad demuestran que el yacimiento tiene una larga historia de ocupación de poblaciones neandertales y humanos anatómicamente modernos.

La zona 3 se localiza en la parte oriental de la Sala del Saco. Es una de las más interesantes. Las capas 3, 4 y 5 contienen dataciones entre 50-58 Ka cal. BP. Evidencia que los humanos entraron en la cueva hace más de 58.000 años, durante el Paleolítico medio.

La zona 5 se encuentra al pie del cono de sedimentos donde la pendiente se aplana gradualmente en la Sala de las Estrellas. Se han documentado 4 capas. La capa 2 arrojó varias fechas del Paleolítico superior sobre carbón vegetal que oscilan entre 26-32 Ka cal. BP, lo que indica la persona humana en el Gravetiense. Hemos documentado varias dataciones de 43 Ka cal BP, en sedimentos de edad vinculada a Paleolítico medio.

La zona 2 está situada en la Sala del Saco en un camino lateral que conduce desde la entrada original a través del cono. En la parte superior se registra una mezcla de capas neolíticas y del Paleolítico superior tardío. Las capas 13 y 14 contenían artefactos del Paleolítico superior acompañados de una fecha de radiocarbono de 19.268 +/- 146 cal. BP. Las capas 15 y 16 han dado dataciones comprendidas entre 24-28 Ka cal. BP, mostrando actividades en la cavidad durante el Gravetiense.

Hay que indicar también que en los nichos de entrada hay enterramientos neolíticos y que las Galerías Altas, tienen ocupaciones paleolíticas, neolíticas y de la Edad del Cobre.

La unión de estudios polínicos, antracológicos y faunísticos, nos indicarían un escenario de progresivo enfriamiento desde los niveles más antiguos a los más modernos.

Los análisis polínicos muestran el dominio de formaciones forestales y arbustivas de tipo mediterráneo, con la presencia continua de especies vegetales termófilas, como los géneros Quercus y Olea, lo que indica que los valles montañosos de las cordilleras béticas fueron áreas de refugio para numerosas especies-herpetofauna-Testudiniae indet.-

El cruce de datos de las asociaciones de microfauna con anfibios y reptiles y en general con la vegetación nos mostraría los cambios en las precipitaciones. Existirían así a lo largo de la secuencia arqueológica momentos destacados de aridez, aunque hay evidencias también de zonas de refugio por las características locales (altitud, orientación). Los datos de la herpetofauna indicarían una sucesión de condiciones climáticas más frías y húmedas desde las asociaciones de especies más antiguas a más modernas.