Los primeros estudios de las evidencias parietales fueron llevados a cabo a principios de siglo por H. Alcalde del Río, H. Breuil y L. Sierra, cuyos resultados fueron publicados en 1911 en la obra "Les Cavernes de la Region Cantabrique". En el estudio se analizaba un total de 140 figuras de animales, además de más de 50 manos negativas y otros tantos signos. Este primer inventario incluía entre el bestiario presente en esta cueva figuras de ciervas, ciervos, caballos, bisontes, cabras, uros, y temas más escasos en el área cantábrica como cánidos y lo que definen como elefante que no es sino una figura de mamut . Con posterioridad a este trabajo, desde los años 50 se han publicado otros más breves que añadían al inventario inicial algunas figuras nuevas o que reinterpretan algunas de las publicadas a principios de siglo.

Actualmente, y haciendo un análisis crítico de las distintas publicaciones, podemos establecer un inventario formado por casi 180 figuras de animales, 45 manos en negativo y unos 50 signos. Entre las figuras animales, el tema más representado es la cierva, con 56 figuraciones, seguido por el caballo, bisonte, ciervo, cabra y uro. También hay dos representaciones de máscaras similares a las de Altamira o La Garma, y una representación de mamut en pintura roja.

Las representaciones de la cueva del Castillo han sido ejecutadas a lo largo de varias fases del Paleolítico superior. Así, en una primera fase, dentro de los inicios del estilo III se pueden situar las figuras realizadas por soplado y las pinturas amarillas. manos, hileras de puntos. En un momento más avanzado, ya de estilo IV antiguo se pueden encuadrar las pinturas negras.

Las más de cincuenta representaciones de manos en negativo y distintos grupos de puntuaciones situadas en las galerías más estrechas, son parte de las representaciones más características de esta cueva. Este tipo de iconografía pertenece a momentos tempranos del arte parietal paleolítico. A un momento más avanzado, dentro del estilo IV antiguo, pertenecen las figuras negras, mientras que los bisontes bícromos habría que encuadrarlos en una fase de transición hacia el estilo IV reciente.