Mis à part la monographie pionnière de H. Breuil, H. Obermaier et H. Alcalde del Río en 1913, aucune étude d'ensemble n'a jamais été consacrée à cette grotte majeure. Au fil du temps, de nombreux articles plus ou moins ponctuels lui ont été dédiés (González Echegaray 1964, Glory 1965, González Echegaray & Moure Romanillo 1971, Castillon 1980, Carayon 1984-1985, González Sainz 1999, Groenen & Martens 2010). La dernière révision est celle de R. de Balbín Behrmann et C. González Sainz entre 1984 et 1993, qui a donné lieu à plusieurs articles (Balbín Behrmann & González Sainz 1994, 1995, 1996), mais il est difficile de se faire une idée de l'ampleur et de la diversité des œuvres qu'elle renferme (fig. 2 et 3). Le nombre d'œuvres figuratives est passé de 250 (González Echegaray & Ripoll Perello 1954) à plus de 300 (González Sainz & Balbín Behrmann 2010), sans compter les quelque 180 signes répertoriés (« claviformes », signes quadrangulaires et ponctuations).

Le secteur B commence très près de l'entrée préhistorique. Il est le plus hétérogène et renferme de petits ensembles de différentes chronologies, sans connexion. Il commence par de grandes figures rouges (bisons, chevaux et un mégacéros), accompagnées par endroits de gravures de styles différents. Une grande composition symbolique s'étale à la vue sur une paroi dégagée. Un corridor surélevé, annoncé par un grand « claviforme » à la voûte, est orné d'un capriné et de multiples gravures ; il donne accès à l'un des lieux les plus secrets de la grotte, la rotonde aux Bouquetins. En avançant plus avant, on trouve encore un ensemble de signes « claviformes » dans une niche, puis quelques gravures, dont un oiseau et un poisson.

Au fond de la galerie B, on débouche dans la galerie A qui se poursuit sur une vingtaine de mètres jusqu'à une diaclase terminale, très étroite, presque impénétrable, remplie de signes quadrangulaires au remplissage varié. Mais avant d'arriver là, le visiteur est saisi par un tourbillon d'animaux sur les parois et la voûte, d'une exécution très homogène (souvent en rouge, réalisée au tampon évoluant parfois vers la teinte plate) : des chevaux, biches, cerfs, bisons, aurochs, de plus rares figures en contour noir, le tout parsemé de signes quadrangulaires, à arc en accolade ou non.

De l'embranchement des galeries B et A part vers la gauche une galerie (D) où l'on ne rencontre que des figures isolées dans des recoins ou des niches, ici un cerf, là deux chevaux peints, puis deux autres gravés, ou encore des aurochs, d'apparence plus ancienne qui rappelle des œuvres gravettiennes.

La galerie C possédait sa propre entrée, ce qui explique qu'elle ait été relativement autonome par rapport au reste de la caverne (bien qu'une communication existe avec la galerie D). Sur un espace relativement réduit, un grand nombre de figures a été accumulé donnant lieu à d'intéressantes superpositions. Les peintures, rouge, violacée, jaune et noire, formant parfois des tentatives de bichromie, se mêlent aux gravures. Parmi celles-ci se trouvent des biches striées d'un style bien connu au Castillo ou à Altamira et daté du Magdalénien ancien cantabrique. Les peintures rouges sont les plus anciennes, incluant des figures animales et plusieurs signes tels que les claviformes, les quadrangulaires et autres. Les peintures noires sont les plus récentes : un bouquetin a pu être daté par 14C-AMS du Magdalénien moyen (13 730 ± 130 BP (GifA-98166) soit 16 600 ± 211 cal BP) et un bison du Magdalénien supérieur (12 460 ± 160 BP (GifA-98165) soit 14 626 ± 308 cal BP). Ainsi, des signes cantabriques et des biches rouges ponctuées aux figures du Magdalénien final, en passant par les biches striées, tout le spectre du Gravettien-Solutréen à la fin du Tardiglaciaire est représenté sur quelques dizaines de mètres carrés dans la galerie C. Des essais de datations par Uranium-Thorium ont donné des dates comprises entre 730 ans et 18 468 ans à La Pasiega C (Pike et al. 2012) et il est impossible d'en tirer une information archéologique fiable.