Circa 200 metri ad Ovest della Grotta delle Capre si incontra la Grotta del Fossellone che deve il suo nome alla grande apertura circolare dovuta al crollo di una parte della volta. La cavità è costituita da una grotta principale (con la “scarpata centrale”) e da una serie di antri secondari (Grotta Elena e gli antri laterali A-D). Le prime ricerche in questa cavità, che si rivelò subito molto interessante per la gran copia di strumenti litici e di fossili che conteneva, furono fatte da A.C. Blanc dal 1937 al 1940 con la partecipazione di studiosi stranieri di grande fama come H. Obermaier e H. Breuil. Dopo la parentesi bellica, nel 1947, fu iniziato lo scavo vero e proprio a partire dai livelli superiori (1-11); nel 1952 e ‘53 i lavori proseguirono nei livelli inferiori (11-51) per uno spessore di circa 14 metri, fino ad incontrare la spiaggia marina tirreniana. Agli scavi collaborarono numerosi studiosi e ricercatori fra cui ricordiamo L. Cardini, A.M. Radmilli, A. Segre, V. Chiappella, E Tongiorgi, P. Barocelli, F. Settepassi, ecc. che figuravano fra i migliori specialisti del momento nelle discipline che concorrono a qualificare una ricerca preistorica. Fu così possibile ricostruire l’interessante storia del riempimento della grotta che inizia con il termine più antico rappresentato dalla spiaggia tirreniana, il sedimento marino cioè depositatosi nell’ultimo Interglaciale(130.000-120.000 anni fa), quando il mare invadeva la grotta Sopra la spiaggia fossile si sovrappone un potente deposito continentale, caratterizzato da una sequenza archeologica che va dal Paleolitico medio (l’epoca dell’Uomo di Neandertal) alla fine del Paleolitico superiore (caratterizzato dalla presenza dell’Homo Sapiens), e composto, sulla scarpata centrale, di 51 strati (10 dei quali, alla base, privi di industria) che si possono riunire in tre raggruppamenti:

• Strati 41-23 (Paleolitico medio–tecnocomplesso Musteriano);
• Strato 21 (Paleolitico superiore iniziale–cultura Aurignaziana) separato dai livelli sottostanti da uno–strato di argilla rossa sterile (22);
• Strati 19-1 con scarsi reperti del Paleolitico superiore medio-finale.

Durante gli scavi effettuati negli anni ’50, alla base dei livelli contenenti industria del Paleolitico medio venne rinvenuto un frammento di mandibola neandertaliana appartenuta ad un bambino di circa 10 anni.

Una datazione assoluta della parte superiore della sequenza musteriana, eseguita da G. Belluomini del C.N.R., con il metodo della racemizzazione degli aminoacidi ha dato circa 30.000 anni da oggi: si tratta di una data piuttosto recente, ma bisogna osservare che l’incertezza per questo metodo di datazione è abbastanza elevata (tra il 10 ed il 20 %) e, pertanto la data confermerebbe una attribuzione degli strati musteriani del Fossellone alla fine del Wurm IIo, all’interstadio Wurm II-III (attorno a 39-36.000 anni fa). Il livello 21 conteneva un abbondante quantità di manufatti litici e belle punte d’osso (o punte di zagaglie) che in tutta l’Europa occidentale contraddistinguono l’Aurignaziano, la cultura dei primi Sapiens migrati nel nostro continente.

I manufatti litici furono ricavati su piccoli ciottoli silicei sfruttando una particolare tecnica di lavorazione e acquistando così una particolare fisionomia. Per questi motivi Blanc ritenne di proporre il nome di “Circeiano”, voce che dovrebbe pertanto indicare l’Aurignaziano su ciottoli dell’area pontina.