遗址地层堆积厚约1.6米,可划分为13层,其中第3~10层为旧石器时代文化层。根据地层关系、堆积特点及初步的光释光测年结果,古人类利用疥疙洞的过程可划分为三个时段:
第一期遗存为第10~9层,石制品数量较少,原料以石英砾石为主,工具多见以石片为毛坯生产的小型刮削器。动物化石多为碎骨,少量为牙齿化石,以鹿科、牛科动物较常见。该时段人类仅偶尔在洞穴活动,绝对年代为距今约10万年或更早。
第二期遗存为第8~6层,出土石制品、烧骨、动物化石1400余件,遗物分布较密集。其中石制品600余件,原料以石英砾石为主,其次为石英岩和凝灰岩砾石;类型包括石核、石片、工具、断块和片屑;工具多见以石片为毛坯的小型刮削器,其次为尖状器;属于华北小石片石器工业。动物化石多见碎骨,牙齿化石亦较多见,主要为鹿科和牛科动物。该时段是人类在洞穴活动频繁的时期,绝对年代为距今约7万~5万年。
第三期遗存为第5~3层,发现人类活动面1处、石器加工点3处、火塘2处;出土人类化石、石制品、烧骨、动物化石等遗物万余件,遗物分布十分密集。