1920年，法國(guó)傳教士比?肖特（P.Schotte）在水洞溝東5公里的橫山堡附近發(fā)現(xiàn)一具披毛犀頭骨和一件打制石器。

1923年，法國(guó)神父兼古生物學(xué)家德日進(jìn)（P.Teilhard de Chardin）和桑志華（E.Licent）在寧夏靈武水洞溝發(fā)現(xiàn)五個(gè)地點(diǎn)，并對(duì)第1地點(diǎn)和第5地點(diǎn)進(jìn)行初步發(fā)掘，這是水洞溝遺址的第1輪正式發(fā)掘，出土一些石制品和動(dòng)物化石。這批石制品大多被運(yùn)至法國(guó)，目前收藏于法國(guó)自然歷史博物館和人類(lèi)古生物研究所（Muséum National d’Histoire Naturelle,Institut de Paléontologie Humaine de Paris,France）。

1925年，德日進(jìn)和桑志華在L’Anthropologie期刊上發(fā)表了有關(guān)水洞溝區(qū)域調(diào)查的初步報(bào)告Le Paleolithique de la Chine（《中國(guó)的舊石器時(shí)代》）。

1928年，法國(guó)史前考古學(xué)家布日耶（H.Breuil）、布勒、桑志華、德日進(jìn)出版Le Pateolithique de la Chine（《中國(guó)的舊石器時(shí)代》），公布了有關(guān)水洞溝遺址第1地點(diǎn)1923年發(fā)掘出土的材料。

1937年，裴文中在介紹德日進(jìn)等人的工作時(shí)使用了“河套文化”的譯名，將水洞溝與薩拉烏蘇的考古發(fā)現(xiàn)合稱(chēng)為“河套文化”，認(rèn)為它是中國(guó)舊石器時(shí)代中期文化的代表。

1923年德日進(jìn)和桑志華在水洞溝1號(hào)地點(diǎn)發(fā)掘

1928年出版的《中國(guó)的舊石器時(shí)代》（法文）中刊登的水洞溝遺址位置線圖

1963年裴文中（左2）率隊(duì)考察水洞溝

1954年，裴文中在“紀(jì)念北京猿人第一頭蓋骨發(fā)現(xiàn)25周年”會(huì)議上做學(xué)術(shù)報(bào)告，指出“河套文化的文化性質(zhì)，很可能是舊石器時(shí)代晚期，而不是中期”。認(rèn)為水洞溝與薩拉烏蘇的石制品有明顯的不同，建議摒棄“河套文化”這一稱(chēng)謂。

1957年，內(nèi)蒙古自治區(qū)博物館汪宇平對(duì)水洞溝進(jìn)行了短暫的調(diào)查，采集到50余件石制品。

1960年，中蘇聯(lián)合古生物考察隊(duì)開(kāi)啟水洞溝遺址的第2輪正式發(fā)掘，發(fā)掘地點(diǎn)仍為第1地點(diǎn)，發(fā)掘位置與1923年發(fā)掘坑位相鄰。不久中蘇關(guān)系破裂，第二次發(fā)掘中途停止。

1962年，汪宇平將1957年采集到的石制品與薩拉烏蘇石器進(jìn)行對(duì)比，在《考古》雜志發(fā)表了《水洞溝村的舊石器文化遺址》一文。

1963年8月，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所的科研隊(duì)伍開(kāi)啟了水洞溝遺址的第三次系統(tǒng)發(fā)掘。發(fā)掘由裴文中院士領(lǐng)隊(duì)，采取自上而下逐層發(fā)掘的發(fā)掘方法，首次明確了水洞溝遺址不是單一的舊石器時(shí)代文化遺址，而是包含了舊石器時(shí)代和新石器時(shí)代兩個(gè)不同時(shí)代的遺存，其分界線為第7層，礫石層。

1963年，張森水在參加水洞溝遺址發(fā)掘期間調(diào)查、發(fā)現(xiàn)了第6地點(diǎn)（俗稱(chēng)“小口子遺址”）。

1964年，賈蘭坡院士等根據(jù)1960年發(fā)掘記錄和所獲得的石制品，在《古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)》雜志上發(fā)表了《水洞溝舊石器時(shí)代遺址的新材料》一文。

1974年，賈蘭坡和衛(wèi)奇對(duì)水洞溝遺址進(jìn)行了考察?？疾旌?，賈蘭坡認(rèn)為水洞溝與薩拉烏蘇遺址不是同期的，水洞溝遺址的年代更晚。

1974年賈蘭坡（左三）在水洞溝考察

1980年發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)

2003年9月在銀川召開(kāi)紀(jì)念水洞溝遺址發(fā)現(xiàn)80周年國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)。會(huì)前進(jìn)行了新聞發(fā)布會(huì)

1980年9月-10月，寧夏博物館和寧夏地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)聯(lián)合對(duì)水洞溝第1地點(diǎn)進(jìn)行第4輪發(fā)掘，位置選于1963年坑位的東北側(cè)。出土了豐富的石制品和部分動(dòng)物化石及用火遺跡，對(duì)含文化遺存的地層做了進(jìn)一步的劃分。

1988年1月，水洞溝古人類(lèi)文化遺址被國(guó)務(wù)院公布為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

1988年，周昆叔、胡繼蘭考察水洞溝遺址后，在《人類(lèi)學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表了“水洞溝遺址的環(huán)境與地層”一文。

1989年秋，寧夏文物考古研究所王惠民與董居安開(kāi)始對(duì)1980年出土的標(biāo)本進(jìn)行觀察整理，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所黃慰文做過(guò)指導(dǎo)，后整理工作因故暫停。

1999年，張森水在《人類(lèi)學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表了“小口子史前地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的石制品研究”一文，將調(diào)查發(fā)現(xiàn)的石制品分為細(xì)石器工業(yè)和非細(xì)石器工業(yè)兩類(lèi)材料。

2002年春，鐘侃、王惠民、董居安及中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所袁寶印、周昆叔等人員重啟對(duì)水洞溝第1地點(diǎn)1980年發(fā)掘出土資料的整理。

2002年4月與2003年4月，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所高星帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后兩次在靈武邊溝河流域及彭陽(yáng)地區(qū)開(kāi)展考古調(diào)查，新發(fā)現(xiàn)20處舊石器時(shí)代地點(diǎn)。相關(guān)成果發(fā)表于《人類(lèi)學(xué)學(xué)報(bào)》2004年第4期。

2003年6月，《水洞溝: 1980年發(fā)掘報(bào)告》由科學(xué)出版社出版，劉東升院士作序。該報(bào)告對(duì)1980年在第1地點(diǎn)的發(fā)掘收獲進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，通過(guò)類(lèi)型學(xué)研究判定遺址舊石器時(shí)代文化層含勒瓦婁哇技術(shù)產(chǎn)品，同時(shí)也報(bào)道了該地點(diǎn)新石器時(shí)代層位的年代測(cè)定數(shù)據(jù)。

2004年發(fā)掘第2地點(diǎn)

2005年發(fā)掘第7地點(diǎn)

2003年7月19日-9月14日，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所和寧夏文物考古研究所聯(lián)合組隊(duì)，以高星研究員為領(lǐng)隊(duì)，對(duì)水洞溝遺址第2地點(diǎn)T1、T2發(fā)掘區(qū)與第7地點(diǎn)、第8地點(diǎn)進(jìn)行發(fā)掘。同年秋，為配合遺址區(qū)的管線建設(shè)，考古隊(duì)還發(fā)掘了第3、4、5地點(diǎn)。

2003年9月19日-23日，由寧夏回族自治區(qū)文化廳、中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所聯(lián)合主辦的“紀(jì)念水洞溝發(fā)現(xiàn)80周年學(xué)術(shù)研討會(huì)”在銀川召開(kāi)。劉東生院士、吳新智院士、呂遵諤教授、張森水研究員等百余名國(guó)內(nèi)外學(xué)者參會(huì)，高星研究員對(duì)2003年度水洞溝遺址區(qū)的發(fā)掘收獲與研究進(jìn)展做了詳細(xì)介紹。

2004年7月，靈武市文管所舉行水洞溝文物管理所掛牌儀式，召開(kāi)水洞溝文物保護(hù)座談會(huì)，編制完成水洞溝文化遺址文物保護(hù)總體規(guī)劃。

2005年，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所和寧夏文物考古研究所聯(lián)合發(fā)掘水洞溝遺址第2、7地點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)第12地點(diǎn)。

2005年，內(nèi)蒙古企業(yè)家王亞偉在政府支持下組建水洞溝旅游開(kāi)發(fā)公司，在專(zhuān)家的建議下開(kāi)始修建水洞溝遺址博物館。

2005年7月11日，《寧夏靈武市水洞溝遺址保護(hù)總體規(guī)劃》由國(guó)家文物局批準(zhǔn)實(shí)施。

2006年，水洞溝遺址被列為國(guó)家“十一五”文物保護(hù)規(guī)劃重大遺址之一。

2007年，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所和寧夏文物考古研究所聯(lián)合發(fā)掘了水洞溝遺址第2、7、9、12地點(diǎn)。

2008年4月9日，“水洞溝遺址研究院”成立，高星被任命為院長(zhǎng)，鐘侃、王惠民為副院長(zhǎng)。同時(shí)，“中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所寧夏工作站”在水洞溝關(guān)牌。

2008年8月18日，水洞溝遺址博物館主體工程竣工。

2009年8月，水洞溝遺址區(qū)被劃定為國(guó)家地質(zhì)公園。

2009年10月，水洞溝景區(qū)在中華遺產(chǎn)“最具中華文明意義的百項(xiàng)考古發(fā)現(xiàn)”評(píng)選活動(dòng)中，入選“最具文明意義的100個(gè)考古大發(fā)現(xiàn)”名單。

2010年1月8日，水洞溝景區(qū)經(jīng)國(guó)家旅游局質(zhì)量等級(jí)評(píng)定委員會(huì)評(píng)定為4A級(jí)旅游景區(qū)。

2010年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)王春雪完成博士論文《水洞溝遺址第八地點(diǎn)廢片分析和實(shí)驗(yàn)研究》，對(duì)水洞溝新發(fā)掘的第8地點(diǎn)文化遺物進(jìn)行了系統(tǒng)整理。

2011年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)關(guān)瑩完成博士論文《水洞溝舊石器時(shí)代晚期遺址——古人類(lèi)植物資源利用的個(gè)案研究》，對(duì)水洞溝遺址第2地點(diǎn)出土石制品進(jìn)行了殘留物分析。

2011年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)周振宇完成博士論文《水洞溝遺址石制品熱處理實(shí)驗(yàn)研究》，對(duì)水洞溝遺址石制品熱處理行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)考古分析。

2011年5月，由高星、王惠民、賀吉德主編、王亞偉總策劃的中英文雙語(yǔ)大型畫(huà)冊(cè)《水洞溝——穿越遠(yuǎn)古與現(xiàn)代》由科學(xué)出版社出版，以文圖并茂的形式對(duì)水洞溝遺址的科考?xì)v史、研究成果、學(xué)術(shù)價(jià)值、自然與人文風(fēng)貌及文旅資源做了生動(dòng)、翔實(shí)的介紹。

2011年6月11日，水洞溝遺址博物館正式落成。該博物館耗資5600多萬(wàn)元，展陳面積3100平方米，系統(tǒng)展示了遺址發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘和研究的歷史，再現(xiàn)了距今4萬(wàn)年至5千年間先民狩獵-采集、生存繁衍的情境。

2011年6月18日，在遺址舉辦“紀(jì)念水洞溝遺址發(fā)現(xiàn)88周年暨首屆水洞溝文化旅游節(jié)”活動(dòng)及大型畫(huà)冊(cè)《水洞溝——穿越遠(yuǎn)古與現(xiàn)代》的首發(fā)儀式，并為水洞溝遺址博物院正式開(kāi)館剪彩。

2012年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)彭菲以水洞溝第1地點(diǎn)1980年發(fā)掘的部分材料完成博士論文《中國(guó)北方舊石器時(shí)代石葉遺存研究——以水洞溝與新疆材料為例》，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，重建了水洞溝第1地點(diǎn)石器生產(chǎn)的兩條主要操作鏈。

2012年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)李鋒以水洞溝遺址第2地點(diǎn)的發(fā)掘材料完成博士論文《“文化傳播”與“生態(tài)適應(yīng)”——水洞溝遺址第2地點(diǎn)考古學(xué)觀察》，對(duì)該地點(diǎn)發(fā)掘材料進(jìn)行了系統(tǒng)梳理。

2013年6月26日至29日，召開(kāi)水洞溝遺址發(fā)現(xiàn)90周年紀(jì)念大會(huì)暨國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所和寧夏回族自治區(qū)文化廳主辦，寧夏文物考古研究所、寧夏博物館和水洞溝遺址博物院承辦，以“東北亞舊石器時(shí)代晚期人類(lèi)互動(dòng)與遷徙”為主題。國(guó)內(nèi)外近200名學(xué)者參加了會(huì)議。會(huì)議期間在高星的主持下還舉辦了“舊石器時(shí)代遺址保護(hù)、研究與利用專(zhuān)題研討會(huì)”。

2013年，水洞溝遺址被列為國(guó)家“十二五”文物保護(hù)規(guī)劃大遺址之一。

2013年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)儀明潔完成博士論文《舊石器時(shí)代晚期末段中國(guó)北方狩獵采集者的適應(yīng)策略——以水洞溝第12地點(diǎn)為例》，對(duì)新發(fā)現(xiàn)的第12地點(diǎn)材料進(jìn)行了梳理和研究。

2014年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)牛東偉完成博士論文《水洞溝遺址第7地點(diǎn)遺址成因與石器技術(shù)研究》，對(duì)第7地點(diǎn)材料進(jìn)行了系統(tǒng)整理，并對(duì)遺址成因和石器技術(shù)進(jìn)行了研究。

2014年-2016年，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所和寧夏文物考古研究所開(kāi)始進(jìn)行水洞溝第6輪發(fā)掘，發(fā)掘點(diǎn)位于第2地點(diǎn)T3發(fā)掘區(qū)。

2015年8月，寧夏水洞溝景區(qū)被國(guó)家旅游局評(píng)定為國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)。

2016年，高星、王惠民、裴樹(shù)文、陳福友等人完成的《水洞溝：2003-2007年度考古發(fā)掘與研究報(bào)告》由科學(xué)出版社出版，該書(shū)系統(tǒng)介紹了2003-2007年發(fā)掘的第2、3、4、5、7、8、9、12地點(diǎn)考古材料和研究簡(jiǎn)況，同年該書(shū)獲首屆中國(guó)考古學(xué)大會(huì)“金鼎獎(jiǎng)”榮譽(yù)。

2016年11月22日，水洞溝遺址被列為國(guó)家“十三五”文物保護(hù)規(guī)劃大遺址之一。

2017年，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)魏屹完成博士論文《中國(guó)舊石器時(shí)代個(gè)人裝飾品研究》，其中有章節(jié)對(duì)水洞溝2003-2007年發(fā)掘出土裝飾品的系統(tǒng)研究。

2018年，在水洞溝遺址現(xiàn)場(chǎng)舉辦了中國(guó)第二屆舊石器時(shí)代文化節(jié)，通過(guò)面向公眾的科普講座與石器制作等活動(dòng)形式，普及了史前人類(lèi)技術(shù)與文化生活。

2018-2022年，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所和寧夏文物考古研究所聯(lián)合進(jìn)行的水洞溝第6輪發(fā)掘轉(zhuǎn)移至第1地點(diǎn)。

2019年，中央民族大學(xué)參與發(fā)掘。

2020年，李鋒、陳福友、高星等人在國(guó)際期刊《PLOS One》雜志發(fā)表文章，對(duì)水洞溝遺址第1地點(diǎn)1963年發(fā)掘出土材料進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹和研究。

2021年水洞溝第1地點(diǎn)發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)

2020年10月9日，高星在《人民日?qǐng)?bào)》以“水洞溝遺址：科學(xué)與人文在這里交融”為題發(fā)表文章，介紹水洞溝遺址各項(xiàng)工作的新進(jìn)展和新成果。

2020年11月13日，高星在《中國(guó)文物報(bào)》發(fā)表長(zhǎng)篇文章“水洞溝遺址與‘水洞溝模式’”，介紹和推廣水洞溝遺址在政府承擔(dān)保護(hù)管理、學(xué)術(shù)界承擔(dān)發(fā)掘研究和企業(yè)方承擔(dān)文旅資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中互助互益、密切互動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)和所取得的多方面成果，并將其命名為“水洞溝模式”。

2021年6月29日，國(guó)家文物局首屆舊石器時(shí)代考古高級(jí)研修班在水洞溝遺址開(kāi)班，來(lái)自四川、山東、山西等地的10位學(xué)員和數(shù)十位碩、博士志愿者參與。

2021年10月18日，水洞溝遺址入選“第三屆中國(guó)考古學(xué)大會(huì)”開(kāi)幕式公布的“百年百大考古發(fā)現(xiàn)”。

2021年11月18日，水洞溝遺址被列為國(guó)家“十四五”文物保護(hù)規(guī)劃大遺址之一。

2022年12月29日，水洞溝景區(qū)成功入選國(guó)家文物局發(fā)布的“第四批國(guó)家考古遺址公園立項(xiàng)名單”。

2023年8月，水洞溝遺址發(fā)現(xiàn)暨寧夏考古百年紀(jì)念與學(xué)術(shù)研討會(huì)在銀川市及遺址區(qū)隆重舉辦。