Всего в пещере выделяют 22 культурных слоя, охватывающих эпохи от раннего палеолита до верхнего палеолита, что позволяет проследить длительную историю заселения региона.
В Денисовой пещере найдены уникальные артефакты, включая древнюю иглу возрастом около 50 тысяч лет и женский браслет из хлоритолита примерно 48–50 тысяч лет назад - одни из самых древних украшений в мире.