Les techniques de l’art pariétal identifiées dans la grotte peuvent être réparties en deux groupes : les divers procédés de gravures (à l’aide d’un outil, des doigts…) et d’apport de pigment (charbon, hématite, argile de paroi…). Pour ce dernier, il peut s’agir de « crayons » ou de peinture (impliquant une préparation de la matière et un medium d’application). Il en résulte des dessins linéaires rouges ou noirs, des contours ou surfaces estompés, des aplats de peinture pour des motifs figuratifs (petites têtes de chevaux) ou non (points…). Il faut ajouter les nombreux exemples de techniques mixtes, mêlant dessin au charbon et gravure au silex, ou fusain et peinture…
Dès la découverte, l’art pariétal de la grotte a été perçu comme deux parties distinctes et partiellement imbriquées : un secteur « rouge » correspondant sommairement aux premières salles et un secteur « noir » situé dans les profondeurs de la cavité où semblent dominer les dessins au fusain estompé. À l’articulation entre ces deux grands segments spatiaux, la gravure constitue la technique la plus fréquente, sur les pendants rocheux autour de l’effondrement et les parois de la salle du Crâne, constituant ainsi une sorte de secteur « blanc ».
L’usage préférentiel d’une technique repose avant tout sur sa faisabilité ; en d’autres termes, sur la nature géologique des parois disponibles (surfaces tendres, dures, plastiques…) et leur accessibilité. À l’évidence, les dessins rouges ou noirs ne peuvent être réalisés sur des surfaces couvertes d’argile, au contraire des tracés digitaux et des gravures : la répartition des techniques est donc aussi liée à celle des textures de supports pariétaux. À l’inverse, les propriétés des supports peuvent jouer un rôle d’inspiration, de stimulation dans les choix des artistes préhistoriques.
La conservation a également un impact non négligeable sur la répartition de ces techniques telles que nous les voyons aujourd’hui. Par exemple des peintures rouges subsistent sous les grands dessins au fusain de la salle du Fond. Certaines correspondent aux premières phases du dispositif pariétal du lieu et sont aujourd’hui oblitérées, voire partiellement effacées ou détruites par les dessins noirs ou par les griffades d’ours. De même, dans la salle Hillaire, les Aurignaciens eux-mêmes ont effacé d’anciens dessins noirs ou gravures au silex.