La grotte est composée d'une série de 5 longues galeries parallèles, orientées sud-est/nord-ouest, et reliées entre elles par des diaclases. L'entrée donne sur la galerie non ornée VI (dite Joseph Vézian). Un couloir, qui contient une ponctuation rouge, donne accès sur la gauche à la galerie I (dite Jeannel). A la fin de celle-ci, la paroi droite comporte un panneau orné de dessins noirs, dont 1 bison et une chouette. Elle s'élargit ensuite pour former la Grande Salle (ou Galerie V). On peut alors voir à droite, au niveau du sol, un ensemble de ponctuations rouges, un bison polychrome et une tête de bovidé. Une petite galerie en corniche comporte un cheval noir isolé. Après la Grande Salle, la galerie compte encore sur la droite 9 bisons, 2 chevaux et un anthropomorphe rouge. Dans la paroi opposée, des niches appelées "le cloître" renferment des signes peints, un cervidé et un bison peints, un cheval gravé. La galerie se termine par un carrefour. A droite s'ouvre la Galerie Breuil (n° IV), où sont visibles de nombreuses figures (bouquetin, bisons, chevaux, plusieurs types de signes, biche, renne). Au centre de la galerie Breuil s'ouvre le Camarin, petite niche exigüe renfermant une concentration de figures, sur les parois et la voûte. A l'embranchement de la galerie Breuil, la galerie de gauche aboutit bientôt à un second carrefour, où s'ouvrent, à droite la galerie Regnault (III) et à gauche la galerie Jammes (II), toutes deux ornées. On peut signaler, outre les figures animales habituelles, des signes (ponctuations et bâtonnets surtout), quelques figures anthropomorphes cadrées sur des reliefs naturels, ainsi qu'une prédominance de chevaux dans la galerie Jammes.

Les nombreuses fouilles pratiquées à divers endroits de la grotte (zones en grisé A, B, C sur le plan) ont livré une industrie lithique et osseuse, des parures et de l'art mobilier, attribuables au Magdalénien IV. Une datation C14 a été obtenue sur un prélèvment du gisement A (à l'entrée de la galerie Jeannel): 10810 BC + 170 (GSY 2943 - Bölling). Un gisement moustérien et châtelperronien a été mis au jour à l'extrême fin de la galerie Jammes. Il devait déboucher vers l'extérieur à cette époque, et a été dénommé "le Portel ouest". Le style des figures pariétales, d'après H. Breuil et A. Leroi-Gourhan, peut se répartir en deux phases, la première attribuable aux styles II-III, la seconde aux style III-IV ancien, ce qui semble confirmé par le matériel archéologique et le style de l'art mobilier. Des prélèvements pour datations directes par accélérateur (AMS) ont été réalisés sur les pigments.