Au sein de la grotte, les chercheurs ont mis au jour un grand nombre d’outils représentatifs de l’ensemble techno-culturel châtelperronien. Développé il y a environ 42 000 ans, il est caractérisé par des outils en pierre taillée, des parures en os et des éléments de l’art pariétal. Cet ensemble techno-culturel témoigne de l’innovation et du développement des populations de cette époque.
Par ailleurs, jusqu’à présent, seuls des restes néandertaliens avaient été trouvés dans la couche châtelperronienne de la Grotte du Renne, alors que des fossiles humains modernes ont été retrouvés dans d’autres grottes de ce type.
Cependant, le dernier inventaire de la collection paléoanthropologique attribuée à ce techno-complexe a permis d’identifier un ilium (l’un des trois os qui composent le bassin humain) appartenant à un nouveau-né dont la morphologie a nécessité une analyse approfondie pour évaluer son attribution taxonomique.