由于水洞沟遗址中曾经出土了大量具有欧洲莫斯特、奥瑞纳文化特征的石器，与西方出土的石器技术风格极为相似，有学者便据此提出了水洞沟文化“西来说”。同样的，水洞沟某些地点和地表存在大量具有我国北方小石器传统的石制品，又与其同期或稍晚的华北细石器文化存在某种关联，这两种类型的文化又支持了“本土起源说”。
大量的考古发现表明：水洞沟在三四万年前具有丰富的水源和动植物资源，也具有比较优越的生产、生活条件。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高星研究员据此推测，大约在4万年前，有一群原来生活在西伯利亚——阿尔泰地区的先民受冰期严寒的逼迫，辗转来到水洞沟繁衍生息，并利用已经掌握的技术，就地取材制作了大量锋利的石器。