Le 8 septembre 1940, Marcel Ravidat découvre l'entrée de la cavité lors d'une promenade sur la commune de Montignac en Dordogne avec ses camarades Jean Clauzel, Maurice Queyroi et Louis Périer. Au cours de cette promenade, son chien Robòt9 poursuit un lapin qui se réfugie dans un trou situé à l'endroit où un arbre avait été déraciné : un orifice d'environ 20 cm de diamètre s'ouvre au fond de ce trou, impossible à explorer sans un travail de désobstruction. En jetant des pierres pour essayer de faire sortir le lapin, Marcel Ravidat constate que le trou communique avec une vaste cavité. Comme cela se situe à 500 mètres du château de Lascaux, il pense qu'il s'agit de la sortie d'un souterrain.
Quatre jours plus tard, le jeudi 12 septembre (le jeudi est le jour de repos hebdomadaire, mais la rentrée scolaire s'effectue au 1er octobre à cette époque), Marcel Ravidat, muni d'un matériel de fortune (lampe à huile, coutelas) pour s'éclairer et élargir l'orifice découvert précédemment, revient sur les lieux accompagné cette fois de Georges Agniel, Simon Coencas, Jacques Marsal et Georges Estréguil. Les jeunes gens pénètrent ainsi dans la grotte pour la première fois depuis des millenaires...