En los dos yacimientos excavados hasta ahora en Valdavara se han encontrado numerosos materiales arqueológicos y restos biológicos -algunos de ellos de carácter único en Galicia- de etapas muy diferentes de la prehistoria.
Paleolítico Superior. Entre los hallazgos encuadrados en este período destacan unos colgantes fabricados con conchas de moluscos marinos del género Dentalium , de unos 17.000 años de antigüedad. Son los adornos más antiguos identificados hasta ahora en Galicia. En el yacimiento de Cova Eirós apareció después un colgante de hueso, todavía sin datar, que tal vez los supere en antigüedad.
Mesolítico. Una serie de herramientas líticas halladas en el exterior de la cueva han sido datados entre hace 9.000 y 10.000 años. Esta cronología correspondería con el Mesolítico, la etapa de transición entre el Paleolítico y el Neolítico.
Neolítico. En el interior de la cueva se encontraron restos humanos pertenecientes a cuatro individuos que vivieron entre hace 4.000 y 5.000 años, es decir, entre finales del Neolítico y principios del Calcolítico o Edad del Cobre. Su antigüedad es similar a la de otros restos humanos hallados anteriormente en un yacimiento del municipio ourensano de Rubiá. Unos y otros fueron los restos humanos más antiguos conocidos en Galicia hasta el reciente hallazgo de otros fósiles -de entre 8.000 y 10.000 años- en una cueva de O Courel por investigadores del Instituto Geológico Isidro Parga Pondal, de la Universidad de A Coruña.
Edad del Bronce. En el yacimiento situado fuera de la gruta se hallaron además los restos de tres niños de hace unos 3.500 años, esto es, de entre las etapas media y final de la Edad del Bronce. Este enterramiento infantil -insólito en los yacimientos de la prehistoria reciente- ha llamado especialmente la atención de los arqueólogos.