通天洞遗址于2014年被发现，2015年经考古调查后确认，2016年至今，新疆文物考古研究所和北京大学考古文博学院合作，对遗址进行了七次考古发掘，出土石器，铁器、铜器等文物和各类标本约3000余件，不仅填补了新疆史前洞穴考古的空白，也是中国旧石器考古的重大发现。通天洞遗址是新疆境内首个旧石器时代洞穴遗址，将新疆有人类活动的历史上推到距今四万五千年前。遗址中出土了目前国内最早的距今5200年的大小麦碳化颗粒，还出土了目前新疆最早的距今4400年的碳化黍颗粒，黍麦相逢在通天洞遗址，表明在四五千年前，这里就是东西方文化交流的重要通道，同时也表现出早期中华文明对世界文明的贡献。遗址中首次发现了新疆距今8900—13000年的明确的连续的细石器地层，为探索新疆新石器时代考古奠定了基础。2018年，通天洞遗址先后入选“考古学论坛中国考古六大新发现”和“2017年度全国十大考古新发现”，2019年，被列为第八批全国重点文物保护单位，2023年11月通天洞遗址入选自治区考古遗址公园。