glissez la souris sur l'image      cabinet Guy Perazio

Il y 130 à 100 millions d'années cette partie de l'Ardèche était constituée de hauts fonds marins entourant l'île qu'était le Massif Central. Les dépôts coquilliers, coralliens et autres fossiles ont produit des couches très épaisses formant un socle. Depuis l'ère tertiaire, l'Ardèche creuse ce socle en de nombreux méandres. La combe d'Arc prend place au creux d'un méandre de l'Ardèche. Le méandre suivant est celui du Pont d'Arc, curiosité géologique qui devait être encore plus imposante aux temps préhistoriques. Au quaternaire (il y a moins de deux millions d'années), les eaux se sont infiltrées et ont formé les cavités souterraines. Toutes proches de la grotte Chauvet-Pont-d'Arc, d'autres cavernes ont reçu la visite des hommes préhistoriques, quelques unes sont ornées.
Les conditions climatiques à l'époque de l'Aurignacien dans la région devaient alterner phases tempérées et froides. Cependant, le froid domine et on assiste à la mise en place de paysages steppiques (grandes étendues de savanes, avec des bosquets d'arbres dans les vallons et près des rivières). Les animaux sont ceux représentés dans la grotte. Il s'y ajoute très probablement des petits mammifères comme les renards, les lièvres variables ou les lapins, mais aussi les lagopèdes et les loups.