En complément de la grotte, il est indispensable pour bien réaliser le niveau culturel de ces Hommes d’aller contempler les trésors préhistoriques que recèle le musée de la Préhistoire du Mas d’Azil.

L’ensemble des pièces exposées provient principalement d’une des galeries de la grotte appelée « Galerie des Silex ». Les fouilles effectuées par la famille Péquart de 1936 à 1944 ont donné lieu à des découvertes très intéressantes tant par le nombre que par la qualité des vestiges.

Dans la deuxième salle, sont présentés sur les murs les relevés à l’échelle des peintures et des gravures présentes dans une des galeries ornées de la grotte, et parmi lesquelles on observe bisons, chevaux et plus rare des poissons.

Des vitrines présentent les moulages de certaines pièces d’art mobilier de la « Collection Piette ». Ces fouilles ont livré de très grandes quantités de matériel archéologique que Piette a légué au Musée des Antiquités Nationales de Saint-Germain-en-Laye, en 1906.