黔西观音洞堆积厚达9米，分为上、下两部分，延续时代从距今约20万年至4万年。从1964年至1973年，
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所裴文中教授及
贵州省的考古工作者对观音洞进行了多次考古发掘，发现石制品4000多件，包括砍砸器、刮削器、端刮器、尖状器、雕刻器等。同时还发现了哺乳动物化石20多种，有大熊猫、
猕猴属、猩猩、东方剑齿象等。
黔西观音洞遗址是
中原地区南方首次发现的哺乳动物化石与旧石器共生的
文化遗址，也是中国南方
旧石器时代文化遗址的代表。2001年6月25日，黔西观音洞遗址由国务院行文公布列为第五批全国重点文物保护单位。
遗址是大型洞穴型遗址。主洞口向西，东西长约90米，宽1-9米，中有南北两个支洞，面积约1000平方米，自1964年起，进行过四次较大规模的发掘。洞穴堆积厚达9米，分为上、下两部分。
该遗址是人类早期的活动遗迹，属旧石器时代中期或晚期。这时的人类还处在“晚期
直立人”阶段，人类已经能够直立行走。
那时的古人类以采集和狩猎为生，洞里留下了25种哺乳纲化石。这些动物稀奇古怪，有柯氏熊、大熊猫、最后狗、
嵌齿象、贵州剑齿象、似东方剑齿象、巨獏、
中国犀等，大抵属于“南方大熊猫――剑齿象动物群”。它们当中，有8种动物已经灭绝，根据这些动物遗骸，地质学家们判断正处在
地壳演变的“
更新世中晚期”。遗憾的是，在这里并没有发现古人类化石。古人不知何处去，文化依旧闪光芒。考古学家根据这些丰富的文化遗物，把它命名为“黔西观音洞文化”。
已经发现石制品3000多件，种类包括石核、石片、砍砸器、尖状器、石锥、雕刻器等多种。石器的原料、制作与类型组合都具有鲜明地方特色，反映了
中国西南地区旧石器时代文化发展的特点。已发现的哺乳纲化石有20多个种类，其中尤以
剑齿象属、
犀牛等的数量为多，与早期人类的狩猎活动密切相关。
裴文中先生认为，这是“我国最重要的旧石器时代中期
文化遗址之一”，它的文化面貌独特，“对于研究我国旧石器的起源和发展，研究
华南地区旧石器时代早期的人类活动，具有重要的科学价值”。以
白寿彝先生为总编的《
中国通史》，对黔西观音洞文化有几句很有分量的话。其一是说：“在我国南方，属于
更新世中期的遗址，首推贵州黔西观音洞。”其二是说：观音洞石器“加工之细致和方法之多样，为同期各地石器之冠”。这几句中肯的评语，充分体现了黔西观音洞文化在南方和
中原地区的重要地位和科学价值。
观音洞以其独特而丰厚的文化内涵引人注目，在全国与
周口店镇、山西西侯度鼎足而立。专家们经过大量比较，认为黔西观音洞文化是有别于其他文化系统的另一种类型。不但是“与欧洲大陆的旧石器文化不相同的一种新文化系统”，而且“与中国已知的‘
北京猿人’文化也很少有相同之处”。《
中国通史》把我国
旧石器时代早期文化，分为三种类型或三个古文化区：第一个文化区是以
山西省的西侯度和河文化为代表，第二个文化区是以北京周口店为代表，第三个文化区则以贵州黔西观音洞为代表。这就是说，在中华大地上，文化起源是“多元”的，早期的人类分别在不同地区创造文化，以后才渐渐合“多元”为“一体”，黔西观音洞文化就是这“多元”中的“一元”。
人们在谈论
中原地区旧石器时代早期
文化遗址时，常说“北有
周口店镇，南有观音洞”。也正是这个原因，2001年6月25日，经国务院批准，公布黔西观音洞文化遗址为全国重点文物保护单位，进入“国保档案”。这是
贵州省“史前文化”的“第一乐章”，是贵州悠久文化的源头，在此之后，古人类在贵州这块土地上的活动更广，创造更多，已发现的古人类、古文化遗址将近百处，在全国占有重要一席。