Lascaux reste l'un des sites les plus emblématiques de l'art préhistorique mondial : sa découverte fortuite en 1940 par un adolescent et son chien bouleversa la connaissance de l'art pariétal et de nos origines. La grotte originale, fermée au public dès 1963 pour préserver ses peintures vieilles de 17 000 ans, a depuis inspiré quatre fac-similés successifs — le dernier, Lascaux IV, offrant une reconstitution intégrale au sein d'un bâtiment contemporain qui se fond dans le relief de la vallée.

La visite retrace l'intégralité du parcours découvert par les quatre adolescents, à travers la Nef, l'Abside, le Diverticule des Félins et l'incontournable Scène du Puits, avant de rejoindre le belvédère sur le toit du bâtiment, offrant un panorama sur la vallée de la Vézère.

Font-de-Gaume demeure, avec la grotte d'Arcy-sur-Cure, l'une des dernières grandes cavités ornées de peintures polychromes encore ouvertes au public en France — un privilège rarissime que Lascaux ou Chauvet ne peuvent plus offrir. Découverte en 1901 par le même trio de pionniers de la préhistoire qui identifia les Combarelles quelques jours plus tôt, elle recèle plus de 200 figurations peintes et gravées, d'une qualité esthétique comparable à celle de Lascaux, quoique moins bien conservées.

L'accès, une montée de 400 mètres à travers un petit vallon boisé proche du bourg des Eyzies, mène à l'entrée d'un réseau de 120 mètres de galeries où se succèdent bisons affrontés, mammouths et rennes, dans une pénombre à peine trouée par l'éclairage des guides.

La Roque Saint-Christophe, immense muraille de calcaire longue d'un kilomètre, constitue le plus grand site troglodytique d'Europe : l'homme y a trouvé refuge sans discontinuer depuis les Néandertaliens, il y a 55 000 ans, jusqu'à la construction au Moyen Âge d'un fort et d'une cité fortifiée, ordonnée en 976 en pleine période de troubles. Détruite au XVIe siècle, la falaise sombra ensuite dans l'oubli pendant 350 ans, la végétation reprenant ses droits jusqu'à sa redécouverte fortuite en 1938.

La visite, aménagée sur cinq niveaux étagés le long de la falaise, fait découvrir cuisines, lieux de culte et machines de levage médiévales reconstituées, avant de déboucher sur une terrasse aérienne de 300 mètres offrant un panorama spectaculaire sur la vallée de la Vézère, sous le regard des faucons pèlerins qui nichent dans la roche.

Les Eyzies, surnommée « capitale mondiale de la Préhistoire », doit sa réputation à une concentration inégalée de sites archéologiques majeurs : c'est ici, en 1868, que fut reconnue à l'abri Cro-Magnon la toute première sépulture d'Homme moderne découverte en Europe, donnant son nom à l'espèce qui allait devenir la nôtre. Le Musée National de Préhistoire, bâti dans le rocher au-dessus du village sur les ruines d'un château du XVIe siècle, conserve aujourd'hui plus de 18 000 objets retraçant 400 000 ans de présence humaine.

L'« Avenue de la Préhistoire » relie en une petite promenade le musée à l'abri Pataud, habité 15 000 ans durant, puis à l'abri Cro-Magnon lui-même — un parcours dense qui condense l'essentiel de l'histoire de la recherche préhistorique menée dans la vallée depuis le XIXe siècle.

Le château de Commarque, dressé sur un éperon rocheux au cœur de la sauvage vallée de la Beune, superpose sur un même site plus de deux millénaires d'occupation humaine : une grotte ornée de plus de 150 gravures paléolithiques, des cluzeaux troglodytiques ayant abrité hommes et bétail lors des raids vikings, et un castrum médiéval fondé à la fin du XIIe siècle par les abbés de Sarlat. Abandonné après la mort de son dernier seigneur en 1656, il sombra dans l'oubli jusqu'à sa restauration entreprise en 1972 par un descendant de la famille fondatrice.

Le sentier depuis Sireuil, sur 4 kilomètres à travers une zone classée Natura 2000, longe la vallée de la Beune avant de rejoindre le pied de la falaise, puis grimpe à travers l'arche de pierre du castrum jusqu'au donjon, offrant un panorama saisissant sur ce « millefeuille de pierres » unique en Périgord.

Saint-Léon-sur-Vézère, l'un des trois Plus Beaux Villages de France de la vallée, occupe un méandre paisible de la rivière, offrant un contraste bucolique après la visite des grottes et sites troglodytiques voisins. Son église romane Saint-Léonce, coiffée d'une coupole et d'une toiture traditionnelle de lauzes, tire son nom du pape alsacien Léon IX — un témoignage de l'ancienneté du village, dont l'origine remonte à l'époque gallo-romaine et au rôle de port de transit sur la Vézère.

Trois sentiers balisés rayonnent depuis le village à travers ruelles de pierre blonde, manoirs médiévaux et rives ombragées, jusqu'à la Côte de Jor, point de vue panoramique dominant la boucle de la rivière — une belle conclusion, contemplative, à la découverte de la vallée de la Vézère.