Las dataciones obtenidas son más antiguas de lo esperado, lo cual modificó totalmente lo que se creía hasta ese momento. Las primeras dataciones con 14C obtenidas de los dibujos negros de la cueva Chauvet-Pont d'Arc dieron un resultado de 37 000-35 000 años. Al mismo tiempo, se recogieron dataciones por 14C unos miles de años más recientes en los puntos negros presentes en las paredes (relizados hace entre 31 700 y 29 500 años). El impacto de estos resultados llevó al equipo científico a ampliar sus perspectivas de estudio con la integración de la datación en una gestión colegiada. De esta manera se pretendía revelar no solo cuándo se realizaron los dibujos y quiénes fueron los artistas, sino también la evolución geomorfológica de la cueva.
Hasta el momento se han efectuado más de 200 dataciones con 14C en carbones del suelo, dibujos, marcas parietales y huesos de animales, en particular de oso de las cavernas, que confirman la existencia de las dos fases de frecuentación humana evidenciadas ya desde las primeras dataciones y de una fase de ocupación animal. Las dataciones por termoluminiscencia realizadas en dos trozos de pared rubificada demostraron que su calentamiento en un hogar se remonta a la primera frecuentación humana.
Paralelamente, se aplicó el método de datación por uranio/torio a una estalagmita que creció en la superficie del desprendimiento de la entrada prehistórica, lo que reveló que el cierre de la cueva se produjo hace más de 12 000 años. Este resultado quedó confirmado por datación mediante cloro-36 en los cuatro derrumbamientos de la cornisa que obstruyeron progresivamente la entrada de la cavidad de manera definitiva.
Hasta hoy la cueva Chauvet-Pont d'Arc es la cueva ornamentada del Paleolítico reciente que ha dado un mayor juego de dataciones independientes aplicadas a vestigios antrópicos y naturales. De ahora en adelante, este conjunto permitirá dibujar un escenario más coherente de la historia de la cueva.