El mayor yacimiento de fósiles humanos de la historiaLa Sima de los Huesos es una pequeña cavidad enclavada en uno de los vericuetos de la Cueva Mayor de la Sierra de Atapuerca, una modesta elevación del terreno situada a unos 12 kilómetros al este de la ciudad de Burgos. Con sus 3.700 metros topografiados, el complejo de galerías denominado Cueva Mayor-Cueva del Silo se encuentra entre los más largos de la Cuenca del Duero y tiene, en la actualidad, dos entradas. Una de ellas, denominada el Portalón, contiene uno de los mayores yacimientos de la Edad del Bronce de la Meseta Norte y en una de sus paredes se distingue una enigmática pintura rupestre que representa, en trazo rojo, el contorno de la cabeza de un caballo.

GRAN DOLINA
Este es el tercer yacimiento situado en la Trinchera del Ferrocarril y seccionado por ésta, igual que la Sima del Elefante y Galería. Dolina presenta una secuencia estratigráfica de 16 m de potencia y está dividida en 11 niveles, siendo TD1, situado en la parte basal, el más antiguo, y TD11 el más moderno En este yacimiento se comienza a excavar unos pocos metros cuadrados en TD11 durante los años 80, encontrándose restos de industria lítica y fauna, por lo que en 1992 se prepara en este mismo nivel una superficie de 100 m para poder extraer mayor información sobre las ocupaciones. De TD 1 a TD 7 (entre 1.000.000 y 780.000 años), y de TD8 a TD11 (780.000 y de 120.000 años de antigüedad).

LA SIMA DEL ELEFANTE
El yacimiento de la Sima del Elefante, o Trinchera Elefante (TE) como también es conocido, se localiza en la Trinchera del Ferrocarril, siendo el primer yacimiento que nos encontramos al ir caminando desde la entrada sur de la trinchera. En el contexto del complejo kárstico de Cueva Mayor/Cueva del Silo, se localiza al final de la Galería Baja, desconociéndose aún la relación sedimentológica entre ambos sitios. Debe constituir una galería kárstica de más de 15 metros de altura y 18 metros de anchura máxima. Es una cueva colmatada de sedimentos, que quedó descubierta cuando se hizo la trinchera a finales del siglo XIX, quedando afloramientos de sedimentos en ambas paredes, siendos los situados en la pared este sobre los que se desarrollan las investigaciones. Su nombre se debe a la aparición en 2001 de unos fósiles que fueron inicialmente atribuidos a elefantes, aunque investigaciones posteriores demostraron que pertenecían a rinocerontes. Sin embargo, en campañas posteriores se descubrió un astrágalo que sí pertenecía a un elefante, confirmándose la presencia de estos animales en sus depósitos fosilíferos.
Es el yacimiento de la trinchera que más tarde se ha empezado a excavar de una forma sistemática. Los 21 metros de potencia de sedimentos que tiene abarcan todo el periodo de ocupación humana de la sierra correspondiente al Pleistoceno. Sus niveles inferiores son los más antiguos de toda la sierra -están próximos al subcron paleomagnético Jaramillo-, y se encuentran situados incluso 3,5 metros por debajo del nivel actual de la trinchera, con una edad superior al millón de años (Pleistoceno Inferior). En estos niveles se han hallado restos de fauna acompañados de instrumentos líticos, demostrando la presencia de homínidos en una época anterior en la que vivió Homo antecessor de Gran Dolina (unos 780.000 años). Además, en algunos restos óseos de animales, se han encontrado marcas de corte producidas por el contacto del instrumento lítico y el huesos en el momento de la descarnación, por lo que se puede inferir ciertos aspectos de la alimentación de aquellos homínidos. Por otro lado, en los niveles superiores, han aparecido instrumentos líticos del tipo Musteriense o modo 3, asociados a neanderthales, junto con fósiles de caballos y ciervos.
En marzo de 2008, se han dado a conocer nuevos restos de Homo antecessor, hallados en este yacimiento; se trata de parte de una mandíbula de un individuo de unos 20 años y 32 herramientas de sílex de tipo olduvayense (modo 1); han sido datados en 1,2 millones de años de antigüedad, mucho más antiguos que los restos originales de Gran Dolina, lo que hace retroceder considerablemente la presencia de homínidos en Europa