Τα φυσικά έγκοιλα, όπως τα σπήλαια και οι βραχοσκεπές, χρησιμοποιήθηκαν από τον άνθρωπο, ήδη από τα πρώτα στάδια εξέλιξής του, ως προσωρινά καταφύγια για την προστασία του από επικίνδυνα ζώα-θηρευτές αλλά και τα έντονα καιρικά φαινόμενα. Λόγω των σχετικά σταθερών συνθηκών υγρασίας και θερμοκρασίας που επικρατούν στο εσωτερικό των σπηλαίων, έχουν διασώσει πολλά κατάλοιπα από το παρελθόν, ακόμη και από πολύ παλαιές εποχές. Έτσι τα σπήλαια έχουν λειτουργήσει ως μια κιβωτός που διασώζει πολύτιμες πληροφορίες για την κατανόηση και ερμηνεία του τρόπου ζωής και του αγώνα επιβίωσης του προϊστορικού ανθρώπου. Εκτός όμως από τον άνθρωπο, και τα ζώα χρησιμοποιούσαν τα σπήλαια ως καταφύγιο και τόπο χειμερίας νάρκης.
Με βάση τα αρχαιολογικά και παλαιοντολογικά κατάλοιπα που βρέθηκαν στο εσωτερικό του, το Σπήλαιο Πετραλώνων αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα διαδοχικής παρουσίας ανθρώπων και ζώων. Παράλληλα, αποτελεί μοναδική περίπτωση σπηλαίου στον ελλαδικό χώρο, στις αποθέσεις του οποίου διασώζονται αρχαιολογικά και ανθρωπολογικά ευρήματα του Μέσου Πλειστοκαίνου, της απώτερης δηλαδή προϊστορίας του ανθρώπινου είδους.