Fu la Bovio Marconi ad effettuare una ricerca sistematica a Favignana e Levanzo nei primi anni 50. Gli scavi furono eseguiti in due riprese: nel 1951, ad opera della Soprintendenza alle Antichità della Sicilia Occidentale, e nel 1953 da Paolo Graziosi. Gli scavi del 1951 rimasero inediti, mentre quelli del 1953 sono stati pubblicati in maniera esaustiva nel 1982. Le pitture furono scoperte casualmente nel 1949 dalla Minelllono in visita a Levanzo; nel 1950 la grotta fu visitata dal Graziosi in compagnia della Vigliardi e della stessa Minellono. La grotta è costituita di una piccola cavità anteriore, dalla quale si accede alla sala interna, priva di luce. In tale sala si trovano le famose pitture e incisioni rupestri. Questa grotta fu sede di un complesso di raffigurazioni parietali di primaria importanza per gli abitanti del tempo. Potrebbe essere stata una sorta di santuario della Preistoria, frequentato periodicamente da genti di tutta la regione. Il riempimento doveva dunque essere diverso da quello di una grotta-abitazione, poiché frequentata saltuariamente con aspetti funzionali diversi. Le raffigurazioni parietali della grotta possono essere raggruppate in due insiemi, per lo stile e per la cronologia: il gruppo più antico, databile all'Epigravettiano finale, è composto di 33 figure, di cui 29 sono animali e 4 umane. Lo stile delle figure animali è estremamente naturalistico e vicino all'Arte franco-cantabrica. Il verismo tipico delle opere del Mediterraneo si sottolinea tramite l'assenza di eccessivi particolari, tranne nell'essenzialità di alcuni occhi e narici, e nell'anelito sessuale del toro che insegue la vacca con la lingua da fuori. Gli animali sono visti sempre di profilo, in rari casi la visione è frontale (toro rampante, cerbiatto). Tre delle figure umane sono unite in una scena di danza rituale. La figura centrale riveste un ruolo di maggior rilievo, in quanto è più grande rispetto alle altre; un'altra figura animale di grande interesse è quella dipinta in rosso con le stesse caratteristiche stilistiche delle suddette, ha infatti la testa a cuneo e la stessa imprecisione anatomica del corpo. Sembra inoltre adagiato o seduto. Il secondo gruppo di figure umane, è caratterizzato da un numero imprecisato di figure dipinte in nero, caratterizzate da forme esasperate di naturalismo grossolano accanto ad altre di spiccato schematismo. Sono da ricordare infine una quindicina di idoli antropomorfi. Tra di essi spiccano le raffigurazioni dei cosiddetti idoli a violino, che trovano riscontro in molti complessi tipologici del Mediterraneo, dall'ambiente cicladico e cretese, a quello iberico (fine Neolitico, inizio età dei metalli). Rinvenuti ciottoli dipinti.

Strato 3: Epigravettiano finale avanzato, strato 2: Mesolitico e Neolitico.