L'érosion des roches calcaires de la Vézère a creusé des cavités ayant servi d'abris naturels et d'habitations aux hommes préhistoriques.
Les objets retrouvés lors des fouilles effectuées dans la vallée permettent de reconstituer 400 000 ans d'histoire de l'évolution de l'homme. On découvre ainsi des traces de l'Homo erectus, de l'homme de Neandertal, de l'homme de Cro-Magnon et de l'Homo sapiens. Leur mode de vie, leur alimentation, leurs habitudes sociales et leurs activités ont été déduites à partir des ustensiles retrouvés dans cette région.
L'impressionnante grotte de Lascaux (à Montignac), est le premier site découvert en septembre 1940. Quatre adolescents, partis à la recherche de leur chien, trouvent la caverne. Impressionnés par les ornements des parois, ils avertissent leur instituteur. Les premières excavations sont entreprises le même mois par Henri Breuil, un spécialiste de la préhistoire.
Après cette découverte, d'autres sites tout aussi remarquables, sont peu à peu mis à jour.
La zone, classée au Patrimoine mondial de l'UNESCO, s'étale sur une surface de 1 200 km². Elle abrite 147 gisements paléolithiques des plus remarquables, ainsi que 25 grottes comportant des vestiges de l'art préhistorique (scènes de chasse, peintures rupestres de gibiers...).
Actuellement, certains sites comme la grotte de la Mouthe, celle de Lascaux et l'abri de la Madeleine, sont fermés à cause des risques d'éboulement et de détérioration des ?uvres. Le nombre de visiteurs est strictement limité dans d'autres cavernes, comme la grotte de Rouffignac, celle des Combarelles, l'abri du Cap-Blanc et celui du Poisson.
Les villages alentours tels que les Eyzies-de-Tayac, Montignac, Marquay, Tursac, Manaurie-Rouffignac, Savignac-de-Miremont ou Saint-Léon-sur-Vézère, abritent des sites tout aussi importants (comme la Ferrassie de Savignac-de-Miremont par exemple).
Le musée de la préhistoire des Eyzies renferme un grand nombre de vestiges préhistoriques et d'ossements humains en provenance des divers sites de la vallée de la Vézère. Tous ces objets résument à merveille le circuit réel qu'il faut effectuer pour visiter les lieux.
La Grotte de Lascaux, chef-d'?uvre international de l'art préhistorique, est reconstituée dans une cavité appelée Lascaux II. Ce site présente des reproductions d'?uvres rupestres de la grotte originale (scènes de chasses et des centaines de dessins d'animaux) qui se démarquent par leur précision et par leur grande variété de coloris.
Les hauts-reliefs de la « Vénus de Laussel » et de la « Frise des Chevaux », de l'abri du CapBlanc à Marquay, participent également à la renommée mondiale de la Vézère.
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