遗址地处北疆阿勒泰地区的西南部、准噶尔盆地北缘、额尔齐斯河南岸、萨吾尔山的北麓。从萨吾尔山向北经额尔齐斯河谷至阿尔泰山而与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦等国接壤。该地区位于亚洲大陆腹地，归于中温带大陆性气候区。但西风环流带来大西洋水汽，顺额尔齐斯河谷地和哈萨克斯坦斋桑谷地长驱直入，向北遇阿尔泰山受逼抬升降水，使得阿勒泰地区成为新疆的丰水区之一。萨吾尔山通天洞遗址所在地域年降水量在300毫米以上，使得该区域不但是现在放牧的优良牧场也是适宜远古人类生存繁衍的重要地区。通天洞遗址周围也发现有多处不同时期的古代遗存，如萨尔阔拉墓群、克孜勒吐育克墓群、森塔斯石人墓、松树沟阔克拉萨墓群、库热萨拉山顶墓群以及克孜勒阔拉岩画等。
2016—2017年，新疆文物考古研究所与北京大学考古文博学院合作，对吉木乃县通天洞遗址进行了考古发掘，分两个发掘区，发掘面积合计65平米，发现了距今45000多年的旧石器中期向晚期过渡的文化层堆积，出土石器、铜器、铁器等各类编号标本和动物化石2000余件。
2016年初，向国家文物局提出了发掘申请并获得批准。为了探明该洞穴遗址的规模和性质，在洞穴内外各布置一个5×5的探方，以便发掘、认识遗址的考古学文化序列和相关遗存。洞穴内地表牛羊粪堆积较厚，清理完毕后，布置探方T1515，探方清理发现，早期铁器时代——青铜时代文化层堆积比较薄，西面出现了比较纯净的黄沙层，再向下清理则为碎岩石堆积，碎岩石堆积层清理完后发现了较多的旧石器和动物化石。新疆文物考古研究所联合北京大学考古文博学院对其中4平方米的范围进行了试掘，初步确定了石制品的性质和时代。
2016年初，向国家文物局提出了发掘申请并获得批准。为了探明该洞穴遗址的规模和性质，在洞穴内外各布置一个5×5的探方，以便发掘、认识遗址的考古学文化序列和相关遗存。洞穴内地表牛羊粪堆积较厚，清理完毕后，布置探方T1515，探方清理发现，早期铁器时代——青铜时代文化层堆积比较薄，西面出现了比较纯净的黄沙层，再向下清理则为碎岩石堆积，碎岩石堆积层清理完后发现了较多的旧石器和动物化石。新疆文物考古研究所联合北京大学考古文博学院对其中4平方米的范围进行了试掘，初步确定了石制品的性质和时代。
通天洞遗址是位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区吉木乃县托斯特乡阔依塔斯村东北的一处花岗岩洞穴遗址，海拔1810米。
以此为基础，2017年6—9月，两家单位再次合作对通天洞遗址进行了第二次发掘。除了继续对T0505、T1515两探方进行发掘之外，为了解地层堆积情况和遗存种类还在通天洞外发掘1×2米小型探沟一条、小型石板墓一座，但均未发现文化遗物。发掘过程中，详细记录各出土标本的类别、三维坐标、堆积地层、水平层及产状、风化磨蚀等方面的信息，对测年样本、浮选样本、土壤微型态样本以及DNA土壤样本等也做了专门的提取工作，文化层所有土样都进行了筛选。此外还邀请中国科学院遥感与数字地球研究所协助对遗址发掘区域及周边进行了电法物探和探地雷达勘探，对遗址及附近的地层堆积情况进行了初步推断发掘过程中，请中国科学院遥感所协助对遗址发掘区域、洞穴前面及周边进行了电法物探和探地雷达勘探，对遗址的深度、环境、可能存在的其他遗存都有了一定的判断。
洞穴外的探方T0505发掘中发现了较多的陶片和石磨盘以及反复用火的遗迹，并发现有石块堆垒的遗迹。
2014年，新疆全国第一次可移动文物普查北疆文物认定组与阿勒泰地区、吉木乃县文物局工作人员在吉木乃县途经阔依塔斯村时发现此处遗址，初步认定该遗址属于青铜时代古人类生活居住遗址。2015年，新疆文物考古研究所派专人对该遗址进行了较详细的调查。
遗址有三处大小不一的洞穴，正面看略呈“品”字形，左下洞穴最大，长22．5、进深16．6、高5．8米，进入洞穴约2米时，洞穴与山顶上下相通，通天洞由此得名。因洞穴曾经作为牲畜棚圈使用，洞内地表牛羊粪便堆积很厚，并有较多灰烬。洞穴靠东内壁又有三小洞穴，北侧洞口曾用土坯封砌，可能跟棚圈有关。内壁南侧上部还有一小洞穴，通到山坡右上方。左边较小洞穴，被土几乎填满，洞口有面积约10平方米的堆积，据当地牧民描述，下暴雨时，经常会从堆积中冲出陶片。在此堆积上，采集到一些石杵残件及手制夹砂灰陶、红陶片，陶片除素面者外，也可见刻划纹、剔刺纹构成的折线纹等纹饰。这些陶片及纹饰与切木尔切克文化墓葬出土的陶器型制、纹饰基本一致。
