Πολλές εκατοντάδες σπηλιές, 350 μόνο στην Ισπανία και τη Γαλλία, έχουν προϊστορικά έργα τέχνης που χρονολογούνται μεταξύ περίπου 1200 και 34,000 ετών. Ο σκοπός αυτών των σπηλαίων δεν είναι επακριβώς γνωστός. Πολλοί τους αποδίδουν θρησκευτικό ή πνευματικό νόημα, αλλά αυτή είναι μόνο μια θεωρία μεταξύ πολλών. Άλλες ερμηνείες υποστηρίζουν ότι οι ζωγραφιές των σπηλαίων ήταν τρόποι για να περάσουν πληροφορίες σε άλλους ή απλώς τέχνη για χάρη της. Πολλές σπηλαιογραφίες βρίσκονται βαθιά μέσα σε σπηλιές, ωστόσο, καθιστώντας απίθανο ότι αυτοί οι πίνακες ήταν για σαφείς σκοπούς προβολής. Τα επιχειρήματα των σύγχρονων ιθαγενών στην Αυστραλία υποδηλώνουν ότι η ζωγραφική των ιθαγενών εκτελείται για διάφορους λόγους: κυρίως για μαγεία εναντίον ανθρώπων ή ζώων ή για τήρηση αρχείων.
Οι ζωγραφιές των σπηλαίων τείνουν να παρουσιάζουν σκηνές μεγάλων άγριων ζώων, όπως αύρωνα (οι εξαφανισμένοι πρόγονοι εξημερωμένων αγελάδων), βίσωνες, άλογα και ελάφια. Έχουν ανακαλυφθεί πολυάριθμα καλλιτεχνικά ίχνη ανθρώπινων χεριών, καθώς και καλλιτεχνικά γραμμικά σχέδια που ιχνηλατούνται με τα δάχτυλα, που ονομάζονται «πτερυγίσματα των δακτύλων». Αυτά τα αινιγματικά πτερύγια των δακτύλων εκτελούνται συνήθως σε μια επιφάνεια φεγγαρόγαλου, ενός λευκού ασβεστολιθικού ιζήματος που μοιάζει με τυρί που αποτελείται από ανθρακικά ορυκτά σε διαφορετικά κρυσταλλικά στάδια. Το γάλα της Σελήνης βρίσκεται μόνο σε σπηλιές.
Κυρίως, οι ζωγραφιές των σπηλαίων μας λένε αυτό που ήδη γνωρίζουμε – ότι υπήρχαν σύγχρονοι άνθρωποι στην Αφρική, την Ευρώπη και την Αυστραλία πριν από δεκάδες χιλιάδες χρόνια και αυτοί οι άνθρωποι ήταν αρκετά εκλεπτυσμένοι για να εξασκήσουν κάποιο είδος έργου τέχνης. Αυτό το εύρημα επιβεβαιώνεται από την ανακάλυψη πολλών λειψάνων που δεν έχουν ζωγραφική σε σπήλαια, όπως εργαλεία από πυριτόλιθο, αγαλματίδια και σκαλισμένα οστά ζώων. Οι ζωγραφιές των σπηλαίων επιβεβαιώνουν την ύπαρξη ζώων τώρα είτε εντελώς εξαφανισμένων – όπως η αύρα, είτε ζώων που έχουν εξαφανιστεί σε μια δεδομένη περιοχή, όπως ο Ευρωπαϊκός Βίσωνας (ο οποίος έχει εξαφανιστεί στο μεγαλύτερο μέρος της Δυτικής Ευρώπης από 2000 χρόνια πριν). Το χαρακτηριστικό στιλ Lascaux της ζωγραφικής των σπηλαίων, που είναι το πιο διάσημο, έσβησε πριν από περίπου 10,000 χρόνια, όταν οι άνθρωποι στη σημερινή Γαλλία άρχισαν να υιοθετούν έναν αγροτικό τρόπο ζωής και να εγκαθίστανται σε χωριά.
Οι απεικονίσεις ταράνδων σε ισπανικά σπήλαια έχουν υποστηρίξει την υπόθεση, που επιβεβαιώνεται από απολιθώματα, ότι οι τάρανδοι ζούσαν στην περιοχή περίπου την εποχή του τελευταίου μεγάλου παγετώνα, ο οποίος έφτασε στη μέγιστη έκταση πριν από 18,000 χρόνια. Εκείνη την εποχή, τα περισσότερα βρετανικά νησιά και η βόρεια Ευρώπη καλύπτονταν από ηπειρωτικούς παγετώνες, γεγονός που τα καθιστούσε ακατοίκητα. Μόνο η νότια Ευρώπη — Γαλλία, Ισπανία, Πορτογαλία, Ιταλία, Ελλάδα κ.λπ. — ήταν κατοικήσιμα στην περιοχή. Στην πραγματικότητα, η μη κατοικησιμότητα μεγάλου μέρους της Ευρώπης και της Ασίας πιθανότατα οδήγησε τους ανθρώπους να επεκταθούν από την Αφρική προς τα ανατολικά, όπου αποίκησαν τη Νοτιοανατολική Ασία και την Αυστραλία. Μερικές από τις πρώτες ενδείξεις ανθρώπινης αποικισμού εκτός Αφρικής έχουν βρεθεί στην Αυστραλία, πριν από περίπου 50,000 χρόνια. Δεν είναι γνωστό γιατί δεν έχουν βρεθεί σπηλαιογραφίες παλαιότερες των 32,000 ετών – ίσως η ανθρωπότητα να μην έφτασε στο απαραίτητο επίπεδο πολιτιστικής ή καλλιτεχνικής ανάπτυξης για να αρχίσει να τα παράγει μέχρι τότε ή οι περιοχές απλώς δεν ήταν πολύ κατοικημένες.