En la zona 3 hay dataciones muy homogéneas situadas entre 50-58 Ka cal.BP., con conjuntos líticos muy característicos de las sociedades neandertales, como núcleo centrípeto, lascas levallois y raedera, típicos de sociedades neandertales con tecnología de Modo 3-Paleolítico medio. El estudio funcional de los filos de estos productos líticos indicó que algunas lascas fueron utilizadas en varias acciones. En zona 5 también hay presencia de ocupación del Paleolítico medio, en edad comprendida entre 43.000 calBP y 46.000 calBP.

La ocupación por neandertales de la cueva parece como lugar de refugio y de realización de actividades simbólicas. El campamento estaba situado en la entrada de la cueva -Cucarra- donde se han documentado cerca de 500 productos líticos tallados por grupos neandertales con núcleos centrípetos, lascas y puntas levallois, raederas, muescas y denticulados.

Se ha realizado un detenido estudio arqueométrico de la procedencia de las materias primas líticas en los niveles paleolíticos, demostrando el orígen próximo a la cueva de varios tipos de sílex y radiolaritas utilizadas para la conformación de las herramientas empleadas por estas sociedades neandertales y humanas anatómicamente modernas (HAM).

En los estratos de la zona 3 hay numerosos trozos de ocre. Se ha analizado la Arqueometría, procedencia y manipulación de más de 70 fragmentos, con una gama amplia de colores -de rojo a negro-, texturas y granulometrías. Se presentan en forma de nódulos compactados o pulverulentos. Se han identificado 8 grupos de materias primas ferruginosas, que podrían haber sido empleados para hacer pigmento, cuyo orígen no está en el interior de Cueva de Ardales. El análisis de los ocres localizados en estos estratos es de gran interés, pues se comprueba su uso por sociedades neandertales.

Los niveles del Paleolítico medio muestran carbones que indican una diversidad florística con 15 taxones, con presencia de coníferas, quejigos, alcornoques y un variado conjunto arbustivo.

No hay testimonios arqueológicos de los inicios del Paleolítico superior. En zonas 2 y 5 hay registros de Modo 4-Gravetiense. Destaca en zona 2 la presencia de una punta con dorso abatido, junto a un canino perforado de ciervo rojo, así como la documentación de moluscos marinos que indicaría relaciones costa-interior entre 32-36 Ka. y la elaboración de elementos de decoración por medio de conchas perforadas.

En la zona 2 se registran dos niveles con ocupación Solutrense, con significativa presencia de BP-Láminas, laminillas, raspadores y buriles, que presentan huellas de acciones de trabajo y tratamiento térmico. Hay laminillas usadas como proyectiles, así como lascas y láminas utilizadas como cuchillos para carnicería que se utilizaron para cortar materia blanda de origen animal.

La fauna del Paleolítico superior destaca por conejos, seguida por ciervo y cabra, con presencia de caballo y corzo. Se ha comprobado la evidencia de micromamíferos, anfibios y reptiles en el nivel Gravetiense de zona 5, que mostrarían una tendencia hacia condiciones más frías y con mayor humedad en los momentos iniciales y plenos del Paleolítico superior.

En cuanto a las aves documentadas en el nivel Gravetiense indicamos el registro de perdiz roja, arrendajo euroasiático y chova piquirroja.

Los carbones situados en los niveles del Paleolítico superior muestran presencia de encinas y especies de matorral, destacando el madroño.

En la zona de entrada de Cueva de Ardales, en los nichos utilizados como enterramientos y en varias localizaciones de Galerías Bajas se han documentado cerámicas y productos líticos de sociedades tribales del Neolítico. La ocupación neolítica se documenta en las Galerías Bajas, con varias dataciones en 6º y 5º milenio a.n.e. En Galerías Altas hay productos arqueológicos, líticos y cerámicos que prueban ocupaciones del Neolítico y Calcolítico.