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El arte mueble abarca una extensa variedad de formas y materiales. La más simple fue la manipulación de objetos naturales como colmillos, conchas o huesos tallados o perforados para fabricar collares y pendientes. En algunos yacimientos han aparecido cientos de plaquetas (piedras con dibujos grabados). También aparecen grabados en los diferentes objetos de hueso tallado, como arpones, anzuelos, cuchillos, punzones y bastones de mando. En diversas zonas, sobre todo en Moravia, se han encontrado pequeñas esculturas de terracota con figuras humanas y animales, pero la mayoría de las estatuillas paleolíticas estaban hechas de marfil o piedra blanda. El marfil también se usó para componer collares, pulseras y brazaletes.

El arte rupestre comprende una asombrosa variedad de técnicas. Un recurso llamativo fue la utilización de las protuberancias naturales de la roca y las estalactitas para acentuar o representar determinadas figuras. La manera más simple de transformar las paredes de la cueva fue imprimir la huella de los dedos sobre la capa de barro que recubre la roca. En algunas cuevas, estas marcas también representan figuras reconocibles.

Las figuras de barro sólo se han encontrado en las zonas más profundas y oscuras de las cuevas, mientras que las esculturas en piedra han aparecido siempre en los abrigos rocosos o en las partes iluminadas de las cuevas, es decir, en el tramo más próximo a la entrada. La escultura rupestre, tanto en alto como en bajorrelieve, se limita a la región central de Francia, zona con abundancia de piedra caliza. Casi todas estas esculturas tienen restos de pigmento rojo, lo que demuestra que en su momento estuvieron pintadas, como la mayoría del arte mueble.

El pigmento rojo usado en las paredes de las cuevas estaba compuesto por óxido de hierro (hematites u ocre) mientras que el pigmento negro suele ser manganeso o carbón vegetal. El análisis de los pigmentos, particularmente en la cueva de Niaux, en los Pirineos, ha puesto de relieve el uso de recetas o trucos pictóricos basados en la combinación del pigmento con talco o feldespato (para dar más cuerpo a la pintura), y con aceites vegetales o animales como aglutinantes.

La manera más rudimentaria de aplicar la pintura en los muros de las cuevas fue con los dedos, aunque por regla general se utilizaron diversos tipos de útiles que no se han conservado hasta nuestros días. Las investigaciones apuntan hacia pinceles hechos con cerdas de animales o pequeñas ramas. Los trozos de pigmento encontrados en el suelo pudieron haber formado parte de lápices o tizas. Para esbozar el contorno de las manos (posándolas sobre la pared de la cueva) y algunos puntos y figuras, la pintura fue, sin duda, rociada directamente con la boca o por medio de un canutillo provisto de pintura. También se pintaron figuras en los techos de las cuevas. Algunos, como los de Altamira (España), podían alcanzarse sin dificultad, pero en otros lugares era necesario utilizar una escalera de mano o algún tipo de andamiaje. En Lascaux, los huecos de una de las paredes de la galería sugieren cómo se construyó el andamiaje.

La luz provenía de las hogueras, pero para las zonas más interiores y profundas de las cuevas fue necesario algún tipo de iluminación portátil, como por ejemplo los candiles de piedra, de los que apenas se conservan unas cuantas muestras, en cuyo seno ardían distintas grasas animales.

A diferencia de las piezas portátiles del arte mueble, limitado a pequeños objetos, el arte rupestre no restringió su tamaño, con lo que las figuras representadas en las cuevas oscilan entre las formas más diminutas y las más desmesuradas. Las figuras, ya sean humanas o animales, se representaban aisladas o formando conjuntos, y aunque en muchas ocasiones captan el movimiento y el volumen, en ningún caso aparece el suelo o el paisaje de fondo.

Casi todos los animales aparecen representados de perfil, la mayoría de ellos en estado adulto y fácilmente reconocible; muchos otros, sin embargo, aparecen incompletos o se identifican difícilmente, y unos pocos, por último, son seres imaginarios, como el unicornio de Lascaux. El aspecto más llamativo de Lascaux es que la cueva está decorada de forma unitaria. En la mayoría de las cuevas las pinturas no están dispuestas de ese modo, sino que se superponen de modo casual, dificultando su identificación e impidiendo afirmar, en consecuencia, si se trata de asociaciones deliberadas, o de yuxtaposiciones carentes de relación entre sí.