หากลองย้อนกลับในไปในอดีตเมื่อราว 5,000 กว่าปีในยุคก่อนประวัติศาสตร์ และเห็นได้ว่าในบริเวณประตูผาแห่งนี้เคยมีการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์มาก่อนแล้ว สังเกตได้จากการค้นพบภาพเขียนของมนุษย์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ในแผ่นผาด้านหลังของดอยประตูผาเมื่อปี พ.ศ.2531 โดยขณะที่กองพันรบพิเศษที่ 3 ค่ายประตูผานำโดย ร.อ.ชูเกียรติ มีโฉม ได้นำกำลังทหารฝึกปฏิบัติการไต่เชือกในบริเวณหน้าผา กระทั่งต่อมาในปี พ.ศ.2541 กรมศิลปากรโดยสำนักงานโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติที่ 6 เชียงใหม่ร่วมกับกองพันรบพิเศษที่ 3 ค่ายประตูผาได้ดำเนินการขุดค้นศึกษาทางโบราณคดีและคัดลอกภาพเขียนสีพบโครงกระดูกมนุษย์กับวัตถุโบราณยืนยันว่าแหล่งโบราณคดีแห่งนี้เป็นแหล่งฝังศพของมนุษย์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในภาคเหนือ สันนิษฐานได้ว่ามีอายุอยู่ในราว 4,000 – 5,000 ปีมาแล้ว
ภาพเขียนสีที่แหล่งโบราณคดีประตูผา จำแนกออกได้เป็น 7 กลุ่มตามลักษณะการเว้าของหน้าผา โดยมีความยาวของภาพเขียนทั้งสิ้นประมาณ 300 เมตร ภาพบางส่วนมีร่องรอยถูกเขียนทับซ้อนกันไม่น้อยกว่า 2 ครั้ง ทำให้พื้นที่เขียนภาพมีลักษณะเป็นปื้นสีแดงหนา นอกจากนั้นยังมีภาพบางส่วนเลอะเลือนเนื่องจากการผุกร่อนตามกาลเวลาและจากการทำลายทั้งโดยธรรมชาติและน้ำมือของมนุษย์
กรมศิลปากรสามารถคัดลอกภาพได้ถึง 1,872 ภาพซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นภาพมือที่ทำด้วยเทคนิคต่าง ๆ ภาพบุคคลทั้งหญิงและชายที่แสดงกิริยาท่าทางต่างกัน นอกจากนี้ยังพบภาพของสัตว์ต่าง ๆ เช่น วัว ม้า ลิง นกยูง เต่า เก้ง ผีเสื้อ กระต่ายและกระจง เป็นต้น ภาพทั้ง 7 กลุ่มที่พบมีรายละเอียดแตกต่างกันไป

ภาพกลุ่มที่ 1 “ผาเลียงผา” บริเวณนี้จะพบภาพมือภาพสัตว์คล้ายเต่า เก้งหรือเลียงผา ภาพภาชนะคล้ายชาม ภาพหน่อไม้ กลุ่มที่ 2 “ผานกยูง” จะพบภาพสัตว์คล้ายนกยูง เป็นภาพเด่นของกลุ่มและยังมีภาพตะกวด กระรอก บ่าง พังพอน ภาพบุคคล กลุ่มที่ 3 “ผาวัว” พบภาพวัวและกลุ่มคนแสดงท่าทางคล้ายกำลังประกอบพิธีกรรมอยู่ด้านหน้าของภาพสัตว์ขนาดใหญ่ กลุ่มที่ 4 “ผาเต้นระบำ” พบภาพเล่าเรื่องของกลุ่มบุคคลทั้งหญิงและชาย โดยบุคคลผู้หญิงในภาพคนหนึ่งแสดงการเคลื่อนไหวคล้ายเต้นระบำ นอกจากนี้ยังพบภาพของคนกำลังวิ่งไล่จับวัว กลุ่มที่ 5 “ผาหินตั้ง” พบภาพสัตว์คล้ายวัว ภาพสัญลักษณ์และภาพการประกอบพิธีกรรมการฝังศพในวัฒนธรรมหินตั้ง กลุ่มที่ 6 “ผางนางกางแขน” จะพบภาพมือ ภาพสัตว์คล้ายตัวตะกวด วัว ผีเสื้อและนก นอกจากนั้นยังพบภาพผู้หญิงกำลังยกแขนทั้งสองข้างขึ้นเหนือศีรษะ กลุ่มที่ 7 “ผาล่าสัตว์และผากระจง” พบภาพมือ ภาพสัตว์คล้ายกับกระจงและภาพผู้ชายสองคนกำลังถือบ่วงแสดงการจับสัตว์ จากการศึกษาพบว่าภาพนี้ถูกเขียนขึ้นหลังจากการฝนหรือจารพื้นผนังหินเป็นร่องลึก สันนิษฐานได้ว่าชุมชนกลุ่มนี้อาจรู้จักการใช้โลหะและนำมาเป็นเครื่องมือในการขุดผนังหินแล้ว ซึ่งภาพเขียนสีทั้งหมดที่พบในบริเวณนี้เขียนขึ้นด้วยสีแดงที่ได้มาจากแร่เหล็กสีแดง (Hematite) ซึ่งพบแทรกอยู่ในหินปูนและหินดินดาน สันนิษฐานว่านำมาจากดอยผาแดง ซึ่งเป็นเทือกเขาหินปูนขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างออกไปจากแหล่งโบราณคดีประตูผาทางตะวันออกประมาณ 5 กิโลเมตร แหล่งโบราณคดีภาพเขียนสียุคก่อนประวัติศาสตร์ที่ประตูผาจังหวัดลำปาง ถือได้ว่าเป็นแหล่งพบภาพเขียนสีจำนวนมากและยาวต่อเนื่องที่สุดในภาคเหนือ รวมทั้งยังเป็นแหล่งท่องเที่ยวเชิงวัฒนธรรมแห่งใหม่ของจังหวัดลำปาง