Tháng 9/1926 nhà nữ khảo cổ học người Pháp Madeleine Colani đã nghiên cứu và khai quật tại 11 địa điểm khảo cổ ở tỉnh Hòa Bình, trong đó có di chỉ Hang Đồng Thớt. Tổng số hiện vật mà Colani thu được ở di chỉ này là 527 hiện vật, trong đó hầu hết là đồ đá, một số ít là đồ xương, một số răng xương động vật, không có đồ gốm. Tại Bảo tàng Lịch sử Việt Nam hiện lưu giữ được 123 trong số các hiện vật trên.

Những kết quả của cuộc khai quật này dường như chưa nghiên cứu đầy đủ, và mới chỉ thấy Colani nói đến di chỉ này ở phần "những nhận xét mới" trong bài "Thời đại đồ đá trong tỉnh Hòa Bình".[2]

Năm 1966 Bảo tàng Lịch sử Việt Nam khảo sát và khai quật. Trên diện tích 36 m2 đã thu thập một khối lượng hiện vật lớn, là tài liệu quan trọng cho nghiên cứu văn hóa Hòa Bình.