La zona di Atapuerca, nei pressi di Burgos, è un tipico complesso carsico formato da rocce sedimentarie composte da carbonato di calcio.

Sono rocce che si formarono sul fondo del mare e di laghi e che hanno la proprietà di sciogliersi con l'acqua. Proprio l'acqua, infiltrandosi nella roccia, produce fratture, fiumi sotterranei e grotte.

Ad Atapuerca, come in tutte le zone carsiche, è difficile datare l'antichità delle caverne; fiumi sotterranei cambiano improvvisamente percorso, quando sciolgono ostacoli rocciosi ed invadono caverne preesistenti, abbattendo stalattiti e stalagmiti, ostruendo gli ingressi.

Una cappa di roccia di un centinaio di metri di spessore fu piegata dalla pressione geologica; circa cinque milioni di anni fa il fiume Arlanzón iniziò a tagliare la sua valle attuale, facendo scendere il livello delle acque sotterranee, così che molte caverne sono rimaste molto alte sopra la valle.

Le caverne sono state per millenni trappola e rifugio per animali ed esseri umani, mentre, spesso, crolli, specialmente di materiali argillosi, hanno ricoperto il contenuto delle caverne.

Per secoli gli abitanti della valle hanno estratto pietre nella zona, senza ovviamente rendersi conto dell'importanza della zona dal punto di vista archeologico.

Non se ne resero conto nemmeno i costruttori della ferrovia, nel 1899, quando tagliarono longitudinalmente un grosso banco calcareo; bisognerà aspettare una sessantina di anni prima che l'importanza del giacimento fosse compresa nella sua straordinaria importanza.

Ad Atapuerca (dichiarata Patrimonio dell'Umanità) si trovano vestigie del lungo cammino dell'uomo, pitture rupestri, amigdale, resti umani di epoche lontanissime tra di loro. Fino ai resti umani di 800mila anni fa.