Pronađena arheološka građa pruža dokaze o naseljavanju i o svim oblicima života nekoliko pretpovijesnih ljudskih zajednica koje su se koristile špiljom za svakodnevni život i za pokapanje svojih umrlih.
Tisuće pronađenih ulomaka keramike, cijelih posuda te ostalih pokretnih i nepokretnih predmeta predstavljaju nalaze od prvorazredne važnosti. Na njima su ispisane stranice kulturnih, društvenih, duhovnih i gospodarskih odnosa korisnika Vele špilje s bližim i daljim krajevima Jadrana i Mediterana.
Prema dosadašnjem stupnju istraženosti zaključuje se da je špilja kontinuirano naseljena od mlađeg kamenog doba, tj. oko 20 000 godina prije Krista, a nalazi upućuju  i na povremenu čovjekovu nazočnost i kroz naredne epohe - brončano i željezno doba.
Korištena je i od strane Grka, Rimljana i Bizantinaca, pa sve do današnjih dana.