歷史價值
通天洞遺址2014年的一次文物普查中，有學者經過這裡，發現通天洞遺址，當時初步判斷是青銅器時代遺址。但隨著考古發掘的繼續，這個洞穴慢慢揭開了神秘的面紗。因為在發掘過程中發現了一些舊石器時代的生活痕跡，比如一些石片、石核。也就是說，這裡可能在上萬年前就有了人類活動。
兩年後，即2016年7月至9月，新疆文物考古研究所和北京大學考古文博學院聯合對吉木乃縣通天洞遺址進行主動性考古發掘，出土400餘件石製品、哺乳動物化石、陶片、銅器等遺物。通過考古發掘，已確定通天洞遺址年代可能達到四萬年或者更早，這是新疆地區首次發現有明確地層關係的舊石器時代文化遺存。
此後，在很多考古交流的場合中，人們提到通天洞時都會這樣描述它，這次的發現，填補了新疆舊石器考古的空白，也是中國舊石器考古的重要發現。該遺址的發掘，為研究東西方早期人類遷徙與舊石器文化交流、早期東亞現代人起源、人群遷徙及人類行為、古環境演變等課題，提供了重要材料，具有較高的學術價值。
保護措施
2017年6月，為了確保遺址保護工作順利開展，吉木乃縣委、政府劃撥了38萬元專項資金，用於通天洞遺址安全防護工作。已完成遺址安全技術防範、洞口防護圍欄建設和4名看護員的招錄工作。自治區文物局還劃撥了50萬元的通天洞遺址保護經費。
2018年1月23日，吉木乃縣文體廣新局局長馬保忠表示該遺址將申報全國重點文物保護單位，計畫建設舊石器博物館，以保護這些四萬年前古人類使用的遺存。
考古發掘
2017年6月至8月，新疆文物考古研究所研究員於建軍帶領的考古工作隊在這裡進行了考古發掘，發現四五萬年前古人類活動遺蹟，填補了新疆舊石器考古的空白。
經過兩次發掘，發現遺址一個洞穴里的文化積層從早期鐵器時代至青銅時代一直到舊石器時代，可以將年代推至四五萬年前。一共發掘出了2600餘件石器、哺乳動物化石、陶片、銅器等遺物以及火塘、灰坑等痕跡。其中石器數量占到了三分之二，還有出土的羊、棕熊、鳥類動物化石，保存良好，為研究古人類生存環境、狩獵方式、採集行為以及古人類食物來源和種類等提供了寶貴的研究材料。2017年8月16日，於建軍指著眼前的洞穴里的遺蹟向現場專家學者和媒體記者介紹，這處洞穴附近，還發現了更大範圍的遺蹟，超出了他們之前的預想，大概有18個洞穴，讓他們的考古調查和發掘，不像2016年一樣只局限在洞穴里，而是延伸到更多的洞穴以及周邊環境，這種大面積而又豐富的舊石器時代的文化遺存，在我國極為罕見。
自治區文物局、新疆文物考古研究所、北京大學考古文博學院聯合舉辦了吉木乃縣通天洞遺址考古發掘現場會，來自中國社會科學院考古研究所、北京大學考古文博學院、中國人民大學等國內知名科研院所的60多名專家學者和媒體記者現場考察了通天洞遺址，並就該遺址的價值意義展開探討。
專家學者認為，四五萬年以前，這裡就有古人類在此活動，他們居住在一個個洞穴里，用石頭打制石核、石片等工具，進行狩獵或採集食物。通天洞遺址跨越時代很大的文化堆積、豐富的出土文物，為研究東西方早期人類遷徙與舊石器文化交流、早期東亞現代人起源、人群遷徙及人類行為、古環境演變等課題，提供了重要材料，具有極高的學術價值。更重要的是，這處發現對東西方文化的交流提供了一個重要的證明和文化支撐。
2018年1月23日，吉木乃縣文體廣新局局長馬保忠表示通天洞遺址附近還有20多個洞穴，該區域將繼續發掘，已經開始規划進行發掘，可能還會有重大突破。
