Cosquer demeure la seule grotte ornée connue dont l’entrée s’ouvre sous la mer. Le secret tient au climat : lors du dernier maximum glaciaire, voilà environ 20 000 ans, la Méditerranée se tenait 110 à 120 mètres plus bas et le rivage se trouvait à plus de huit kilomètres. Les hommes du Paléolithique rejoignaient donc la grotte à pied sec, par une galerie montante, avant que la remontée des eaux ne la noie peu à peu.
Les parois conservent deux grandes phases d’occupation. La plus ancienne, vers 27 000 ans, a laissé des mains négatives et des tracés digités ; la grotte en compte 65, réalisées au pochoir en soufflant du pigment sur la main appliquée à la roche. La seconde, vers 19 000 ans, a ajouté des signes, des peintures et des gravures : 177 animaux, surtout des chevaux, mais aussi des bouquetins, des cervidés, des bisons, des aurochs et, chose rare, des animaux marins, dont des phoques et des grands pingouins.
La grotte est aujourd’hui menacée par la montée des eaux et son accès a été scellé, d’abord par des blocs de béton, puis par une grille en acier inoxydable. Une équipe de recherche étudie son fonctionnement hydrique depuis 2020. Un relevé 3D très fin des parois a permis de fabriquer une réplique partielle, ouverte à Marseille en juin 2022 : elle a attiré plus de 800 000 visiteurs durant sa première année.