水洞沟属黄河一级支流，发源于宁夏灵武市与盐池县交界处，全长６０公里，流域面积９５０平方公里。水洞沟沟宽５０～２００米，沟深６～１４米，两岸为棕钙土。由于沿河有泉水溢出，形成许多小洞，故称“水洞沟”。水洞沟文化遗址是中国最早发掘的旧石器时代文化遗址，被誉为“中国史前考古的发祥地”“中西方文化交流的历史见证”。是全国重点文物保护单位、国家 ＡＡＡＡ级旅游景区、国家地质公园，被列为全国文物保护的１００处大遗址之一、“最具中华文明意义的百项考古发现”之一，荣获“中国最值得外国人去的５０个地方”银奖。

　　１９２０年，比利时传教士肯特在宁夏灵武水洞沟东边５公里的横山堡一带的黄土地层中，发现了一个披毛犀的头骨和一件石英石器，引起了西方古人类、古生物和古地质学界的浓厚兴趣。 １９２３年夏，法国古生物学家德日进、桑志华率领法国古生物考察团到中国进行新生代地质和古生物研究考察。他们于５月２３日从巴黎到达天津，６月１１日经北京去往内蒙古的鄂尔多斯。考察团沿黄河右岸西行，到达水洞沟后就住在横城渡边的“张三小店”。德日进等人制订了考古计划，在水洞沟北崖断壁上进行了５０多天的挖掘，共挖出３００多公斤石核、刮削器、尖状器等旧石器。这次考古挖掘令他们十分惊喜：“在眼前这块距巴黎盆地有８０００多公里之遥的荒原上，竟会邂逅与欧洲黄土相似的堆积物以及具有西欧莫斯特文化、奥瑞纳文化技术风格的旧器。”１９２８年，德日进、桑志华、布日耶等学者在《中国的旧石器》一书中公布了他们在鄂尔多斯等地，主要是水洞沟和萨拉乌苏河调查挖掘的全部材料。他们将水洞沟的石制品和法国旧石器文化中晚期的莫斯特、奥瑞纳文化期的石制品进行了详尽的对比，进而认为“在水洞沟采集的值得注意的材料（至少三分之一），可以同我们欧洲、西亚和北非已演变的莫斯特人类栖居地的材料相提并论”。总的印象是水洞沟文化 “好像处在很进化的莫斯特文化和正在成长的奥瑞纳文化之间的半路上，或者是这两个文化的混体”。

　　１９２３年水洞沟遗址的发现，结束了中国史前考古遗址中没有旧石器时代文化的历史，揭开了中国旧石器时代文化研究的新篇章。它不仅是中国最早发现、发掘和进行系统研究的旧石器时代晚期文化遗址，而且迄今仍然是中国旧石器时代晚期文化遗址中最具代表性的遗址之一。在国际学术界，尤其在东西方旧石器文化比较研究中，水洞沟文化也占有重要的学术地位。

　　１９６０年，中苏古生物联合考察队对水洞沟遗址进行了第二次挖掘。后来，虽然发掘活动因故中断，但仍然发现了２０００余件石器制品。１９６４年，参与挖掘工作的中方学者贾兰坡、 盖培、李炎贤等先生在《古脊椎动物和古人类研究》第８卷第１期发表了《水洞沟旧石器时代遗址的新材料》一文，他们认为，水洞沟遗址中代表性石器尖状器、半圆形刮削器、圆形刮削器等的风格，与欧洲旧石器时代中期的风格相似，得出了与德日进等人观点相似的结论。１９６３年，中科院古脊椎动物和古人类研究所裴文中先生率领的考察队对水洞沟遗址进行了第三次挖掘。这次发掘在水洞沟遗址的河湖相粉砂下的砥砾地层中，发现了磨光的石器和石磨盘，从而第一次明确了水洞沟遗址的整体面貌虽然属于旧石器时代，但是它也包含了新石器时代文化，是一个复合型遗存。１９８０年，宁夏博物馆、宁夏地质调查队联合对水洞沟遗址进行了为期一个月的第四次挖掘。本次发掘用１４Ｃ和铀系法测定的水洞沟遗址的绝对年代为距今４万年到１.７万年，这进一步支持了水洞沟文化主体属于旧石器时代晚期的论断。除了石器之外，科考队还发现了一件用鸵鸟蛋壳制作的经过简单打磨的圆形装饰品，一根用动物骨片制成的锥子和一些人类用火的痕迹。这说明水洞沟史前人类已经有了初步的审美意识，并且物质生活似乎有了重大的进步。２００３年，宁夏文物考古研究所与中科院古脊椎动物和古人类研究所，共同实施了对水洞沟遗址的第五次发掘，通过扩大发掘面积，拓宽研究领域，揭示水洞沟地区的古地理环境和古人类的生活方式。２０世纪以来，中外科学家对水洞沟遗址的历次大规模考察与发掘，已经勾勒出了水洞沟史前文化的基本面貌和独特形态。水洞沟遗址的文化层主要年代被确定在距今３万年至２万年，属于中国旧石器时代晚期早段。截至目前，这里前后共出土文物４万余件，其中绝大多数都是石制品。这些石器的风格大致分为两类，一类与欧洲旧石器中期风格接近，另一类则延续中国本土色彩浓厚的华北旧石器时代传统。就数量而言，水洞沟遗址出土的石制品多数属于前一类，接近欧洲旧石器时代文化。水洞沟遗址兼有东西方史前人类文化的主要或若干特征，这在中国众多史前考古遗址里非常独特，使学术界对水洞沟文化来源问题争论不已。不过学术界共同的看法是：水洞沟遗址是沟通东西方旧石器文化的一座极为重要的桥梁， 具有很大的科学研究价值。