La grotte a été découverte en 1964 grâce à la perspicacité du propriétaire M. Caminade, propriétaire des lieux. En effet, soupçonnant qu’un simple terrier de renard pouvait cacher une cavité d’importance, il alerta le Spéléo-club de Bergerac alors à la recherche d’aven qui aurait permis d’accéder à la rivière souterraine de Padirac.
L'équipe du Spéléo-club de Bergerac (MM. J. Bouchereau, F. Feltrin, J. Guilhem, N. T. et F. Lesur, L. et C. Perrier) assistée par M. Caminade désobstrua l'entrée et pénétra dans la salle où elle découvrit des mains négatives.
La cavité est classée Monument Historique depuis le 13 mars 1968.
Les premiers indices de remplissage archéologique furent mis au jour en 1966 lorsque Monsieur Caminade, propriétaire des lieux, fit exécuter quelques travaux superficiels pour faciliter l'accès à la salle ornée.
En 1967, M. Méroc, Directeur des Antiquités Préhistoriques de Midi-Pyrénées, confia au Professeur Fernand Champagne la responsabilité de l'étude du site. Depuis cette date, des fouilles programmées se déroulaient régulièrement chaque année. Depuis quelques années, celles-ci ont cessé.
Ces campagnes de fouilles successives ont montré que le gisement des Fieux était un des sites préhistoriques les plus prestigieux de France. Les zones d'occupations humaines en cours de fouille s'étendent sur une superficie de plus de 400 m2 et la puissance cumulée des dépôts s'étage sur une profondeur de 11 mètres sans que le substratum rocheux soit atteint.
La stratigraphie comprend 25 niveaux archéologiques couvrant la presque totalité de la Préhistoire.
L'exploration de la galerie karstique dans le secteur est par le Docteur Christian Champagne a fait découvrir une industrie vieille de plus de 100 000 ans.
La poursuite des fouilles du Locus 1 a mis au jour, au-delà du porche est, le Locus 2.
A partir de 1990, un partenariat mené avec le mécénat technologique d'E.D.F. a permis de nouvelles formes de prospectives sur le site grâce à une technologie de pointe.
Les travaux de recherche qui restent à effectuer, tant sur le terrain qu'en laboratoire, sont considérables.