Le porche de l'étage fossile s'ouvre à côté de la perte du ruisseau. Une galerie, longue d'une cinquantaine de mètres, aboutit à une vaste salle (65 m, haute de 8 m), occupée par un lac souterrain (35 m). Les peintures pariétales, assez mal conservées, se concentrent sur la voûte et ses retombées, au-dessus de ce lac, qui n'existait pas au Paléolithique supérieur. Une imposante figure de mammouth, à queue relevée, est tracée au manganèse, sur une surface concave à la jonction des parois et de la voûte. Ses détails anatomiques sont suggérés par des reliefs naturels.

Le remplissage du porche a été presque entièrement éliminé par les eaux ; quelques maigres témoins préservés dans des fissures ont livré des outils lithiques du Paléolithique supérieur initial. Dans la salle ornée, la rive du lac est "constituée par les sédiments de remplissage", qui "continuent de s'effondrer et sont emportés par les eaux" (Airvaux, 2001). Une datation de 1530 BP a été obtenue sur des charbons provenant d'une fine couche située au sommet de la berge. Le style du mammouth peut se comparer à ceux gravés du Bouil-Bleu, et être ainsi attribué, sans grande certitude, à une phase ancienne du Paléolithique supérieur (Aurignacien ou Gravettien).