水洞沟遗址位于银川市东19公里处，距今有3万年历史，属于我国旧石器时代晚期的古人类文化遗址。1988年被国务院批准为国家重点文物保护单位。它是新中国成立以来正式经过发掘的三处旧石器时代晚期文化遗址之一，也是迄今为止我国黄河上游地区经过正式发掘的唯一的一处旧石器时代遗址。对于研究中华民族古老文化的起源，有重要的科学价值。因为它具有欧洲莫斯特文化和奥瑞纳石叶石器的文化特点，所以在海内外闻名遐迩。2009年，被评为国家4A级景区。
3万年前的水洞沟一带，古人类在这里以渔猎为生。考古证明，这里不是单一时代的文化遗址，包括旧石器晚期和新石器时期的文化遗物都有发现，说明古人类曾在这里繁衍生活了相当长的一段时间。水洞沟的发现发掘历史本身就具有国际性。早在1923年，法国的古生物学家德日进、桑志华在水洞沟一带进行地质调查时，发现水洞沟北部悬崖上显露出来的灰烬、化石和石器，并在此进行了第一次发掘，发现了大量的古生物化石和石器。其中石器一项的数量便达300千克，并将其文化时代定为莫斯特或奥瑞纳石叶石器早期。同年另一法国人步日耶对水洞沟石器重新研究，得出了与德日进等大致相同的结论。
1960年，中苏联合考古队在这里又进行了一次发掘。这次发掘，在旧石器时代的地层中，出土的动物化石种类有野驴、犀牛、鸵鸟、野牛、猪、羚羊、转角羊、鹿等。这次发掘除了继续发现有当时人类使用火所遗留的灰烬外，还新发现了石器和制造石器的原料11000余件。
这次发掘还首次发现了一件用鸵鸟蛋皮制成的圆形穿孔装饰品。这件装饰品边缘略加磨过，从而显示了当时人类不仅比较熟练掌握了打制技术，而且有了磨制技术的萌芽。
1980年由中国地质队和宁夏回族自治区博物馆，利用碳-14测定法、孢粉分析法和地质地貌法，最后测定该遗址年代距今为2.4万～3万年。
近年来，宁夏长城博物馆相继建成，水洞沟景区集长城烽火台、藏兵洞、古人类遗址等为一体，成为宁夏又一处独特的旅游胜地。