Seit der ersten Großgrabung im Jahre 1870 ist die Höhle als bedeutende archäologische Fundstelle in Fachkreisen bekannt. Seit 1977 wird alljährlich im Sommer durch die Universität Tübingen in der Eingangshöhle gegraben.

Weltgeltung erhielt die Fundstelle, als 2008 bei diesen Grabungen fast zeitgleich die „Venus vom Hohle Fels“ und die „Geierflöte“ gefunden wurden, beide ca. 42 500 Jahre alt. Sie sind damit die älteste plastische Menschendarstellung und das älteste Musikinstrument der Welt!

Inzwischen dokumentiert die Grabung einen Zeitraum von 65 000 Jahren, von der Besiedelung durch den Neandertaler bis zu Funden aus dem ausgehenden Mittelalter.