大洞洞口和主洞廳緊緊相連，兩者為遺址只要所在。洞口朝向東北85度，寬55米，高約30米。主洞廳為一順直洞道，平坦乾燥，長240米，高、寬各30米左右，富含有古人類活動信息的堆積物自洞口向大廳緩傾，面積達9900平方米，露頭厚度達19.5米。
洞口堆積物表面海拔1674米，上面建有一棟面闊5間、大梁題記為民國六年重修的木結構建築物（北面2見已記），現內住趙姓農戶。木屋前有兩道清代同治六年修築的石恆將洞口維護。洞口前為一斜坡，面臨十里坪坡立谷，坡立谷平均海拔1640米左右，平坦開闊，總面積約2平方公里。
大洞遺址於1990年被發現。1992—1996年，中科院古脊椎動物與古人類研究所、六盤水市文管所和貴州師範大學聯合組隊對遺址作了3次發掘。美國辛辛那堤大學和加州大學斯坦尼士勞斯分校的考古學家參加了1996年的發掘工作。
1998年至2000年，由古脊椎動物與古人類研究所考古學家和六盤水市考古專家組成的盤縣大洞工作站與美國上述兩所大學聯合，對遺址又進行了3次發掘、6次清理，發掘面積86平方米，共獲人牙化石5枚、石器製品3000多件、含43種哺乳動物的化石標本上萬件，還有大量的燒骨、炭屑。
在大洞出土的人牙門齒齒冠舌側面呈鏟形結構，齒結節、指狀突及犬齒帶等結構具有與北京猿人相似的某些特徵，又呈現出早期智人的特徵。
盤縣大東內古人類活動堆積物的巨厚、豐富的內涵以及多學科、高水平 研究結果，使得這一遺址被評為1993年度全國十大考古新發現之一，被列入第四批全國重點文物保護單位名單，成為世界上最重要的舊石器時代遺址之一。
