El acceso se realiza desde Ibeas de Juarros por la carretera nacional Burgos-Logroño hasta la altura del km 97,8, lugar del que parte, hacia el N, un camino ascendente que pronto enlaza con el trazado de un antiguo ferrocarril minero, habilitado como camino. A los 1.200 m, se alcanza el segundo paso elevado sobre un camino que, en dirección N, nos acerca a la dolina de entrada a Cueva Mayor. La Cueva del Silo se abre 200 m. al SW, 45 m. más baja, en una cantera. En 1987 fueron declaradas como Sien de Interés Cultural, por lo que sus accesos se encuentran protegidos y las actividades reguladas.

La presencia de fósiles humanos del Pleistoceno Medio y de una impresionante secuencia cultural que alcanza prácticamente hasta nuestros días, nos indica que las cavidades de la zona siempre han sido utilizadas por el hombre. A los restos arqueológicos suceden los graffitis, especialmente en los dos últimos siglos, localizados en prácticamente todo su recorrido (excepto en la Galería del Silex).

1868: Los ingenieros de minas P. Sampayo y M. Zuaznavar publican la obra «Descripción con planos de la Cueva llamada de Atapuerca», en la que incluyen una topografía de Cueva Mayor (planta y perfiles).

1890: En unas copias de los planos de 1868 se han añadido las dos simas existentes en Cueva Mayor, especialmente la denominada «El Silo», hoy conocida como Sima de los Huesos, en cuyo fondo se localizan los fósiles humanos.

En el primer cuarto de siglo es visitada por los principales prehistoriadores de la época: Carballo, Breuil, Obermaier, Martínez Santa-Olalla, quienes publican diversos artículos.

1954-55: El G. E. Edelweiss (Burgos) realiza sus primeras exploraciones en las cavidades de la zona, comenzando años después a realizar un nuevo levantamiento topográfico.

1965: El GEE desobstruye el Tubo de los Vientos, logrando el enlace entre Cueva Mayor y Cueva del Silo. El desarrollo alcanza los 2.716 m.

1972: De nuevo el GEE desobstruye el actual acceso a la Galería del Sílex, que gracias al derrumbamiento de su primitiva entrada, en época prehistórica, había preservado intacto su enorme interés arqueológico hasta nuestros días.

1976: En el transcurso de una excavación paleontológica en la Sima de los Huesos, dirigida por Trinidad de Torres, aparecen los primeros restos fósiles humanos atribuidos a anteneanderthales.

1977: Los descubrimientos del año anterior inducen al GEE a realizar un nuevo levantamiento topográfico, esta vez de gran precisión, en el Sistema (dando por bueno el de la Galería del Sílex de 1973). El desarrollo se calcula en 3.450 m.

1979: El estudio de los materiales arqueológicos de la G. del Sílex que realizan S. Domingo (GEE) y J. M. Apellániz precisa de un nuevo levantamiento topográfico de precisión de la citada galería, que realiza el GEE en diciembre con un desarrollo parcial de 920 metros.

1987: A petición de Emiliano Aguirre, desde 1978 director de las excavaciones multidisciplinares que se realizan en la zona, el GEE sitúa en el exterior el punto central de la Sala de los Cíclopes (junto a la Sima de los Huesos), en el que se realiza una perforación (Sendero luminoso) de 13 m. (9 de margas y 4 de calizas) que incide en la bóveda, en la zona prevista, y que se utilizará desde entonces para facilitar el transporte de los restos extraídos de la sima.

1988: El GEE, tras una escalada, topografía una pequeña lateral. Se revisa la cifra de desarrollo topografiado fijándola en 3.700 m.

La cavidad se desarrolla en las calizas del Cenomaniense-Turoniense, parcialmente recubiertas por las margas del Neógeno, estructurándose Cueva Mayor en torno a dos ejes de grandes dimensiones que discurren con cierta simetría y conectan colateralmen­te, en su zona media, adoptando su planta forma de aspa. El de mayores proporciones es el eje Galería del Betún - Galería Principal - Galería del Sílex, sensiblemente enmascarado por el impresionante cono de derrubios procedente de la entrada, que prácticamente le subdivide, dejando un tanto aislada a la Galería del Sílex. La litogénesis es abundante, especialmente en ésta última que destaca por su gran belleza; también son característicos de la Galería del Sílex los pisos falsos de concreción que evidencian un proceso de reactivación de la cavidad con reexcavación de sedimentos.

El segundo eje lo forman la Galería Baja y la Galería del Silo, siendo éste de dimensiones mucho más modestas que el ya descrito; en su extremo S., en las proximidades de la Cueva del Silo, se aprecian especialmente los fenómenos de reactivación, localizándose el depósito osífero de la Sima de los Huesos.

La Cueva del Silo, cuya entrada original (el Silo de Valhondo) está alterada por una cantera, está constituida por una amplia galería que enlaza orto­gonalmente con la Sala de los Cíclopes (Cueva Mayor) y de la que derivan una serie de laterales, paralelas a ésta última; se desarrolla a unas cotas inferiores en 15m. a las de Cueva Mayor siendo escasa la litogénesis.