La Cueva Mayor es un espacio en el que se ubica los restos de un gran enterramiento que nos ha permitido conocer al detalle cómo eran los hombre y mujeres que poblaron estan tierras burgalesa hace miles de años. Aquí se encontraron los famosos restos de 'Miguelón', que dieron fama mundial al yacimiento. Cueva Mayor incluye estos dos espacios:

Galería de las estatuas

Se han encontrado restos de fauna y piezas de industria musteriense, propias de los neandertales, datos entre 45.000 y 50.000 años de antigüedad.

La Sima de los Huesos

Alberga la mayor acumulación de fósiles humanos de la historia, posiblemente se trata del enterramiento más antiguo de la Humanidad, con casi una treintena de individuos localizados de la especie Homo Heidelbergensis, un antecesor de los hombres de neandertal. Según las investigaciones, se trata de un grupo familiar que habitó esta zona hace 430.000 años.

En 1992 se encontró el cráneo de ‘Miguelón’, que catapultó internacionalmente el yacimiento de Atapuerca. El Homo Heidelbergensis era a una especie atlética y corpulenta, con una altura de 1,85 meros y un peso que podía rondar los 100 kilos. Con cerca de 7.000 fósiles humanos recuperados en los últimos 30 años y correspondientes a un mínimo de 28 individuos, la sima de los Huesos de Atapuerca es el yacimiento arqueológico más rico del mundo en restos humanos. Hay adultos de ambos sexos, adolescentes y niños.

Una niña a la que se trató de curar una fractura craneal podría ser el primer caso de compasión en la historia de la Humanidad. Un análisis de ADN reveló que los individuos de la sima estaban emparentados con los que vivieron en Denisova (Siberia) hace 40.000 años.

Se ha encontrado también restos de osos, leones, lobos, linces y zorros.