Les premières datations radiocarbone (C-14) ont été obtenues en spectrométrie de masse par accélérateur (SMA), sur des prélèvements réalisés en 1995 et 1996. Elles sont comprises entre 31.900 ± 460 et 30.300 ± 570 BP et ont porté sur cinq dessins différents, riches en pigment charbonneux, qui sont situés dans trois salles adjacentes : la salle Hillaire pour les deux rhinocéros affrontés du panneau des Chevaux, datés respectivement de 32.410 ± 720, 30.790 ± 600 (rhinocéros à droite) et 30.940 ± 610 BP (rhinocéros à gauche), et pour la vache courant de l'alcôve des Lions, datée de 30.230 ± 530 BP. Les deux autres prélèvements ont été faits sur le grand mégacéros situé à l'entrée de la galerie des Mégacéros, qui est daté de 31.350 ± 620 BP et, enfin, sur le grand bison de la Salle du Fond, daté de 30.340 ± 570 BP. Ces six datations C-14 tombent dans le même intervalle de temps, de 32.000 à 30.000 BP. L'intervalle calendaire déduit est 38.000- 33.400 ans calBP (calibration avec IntCal13 à 95%).