Еще Петр I, находясь в Воронеже на строительстве флота в апреле 1696 года, узнал, что в городе Костёнске (ныне село Костёнки) найдены большие кости. По размеру такие кости могли быть разве что у слонов. После этого им был отправлен в этот город солдат Преображенского полка Филимон Катасонов для проведения раскопок. Этот год можно считать началом археологических исследований в районе Воронежа.
В 1717 году Петр I писал в Воронеж азовскому вице-губернатору С. А. Колычеву (до 1725 года Воронеж был административным центром Азовской губернии), что «повелевает в Костёнску и в других городах и уездах губернии… приискивать великих костей как человеческих, так и слоновых и всяких других необыкновенных». Многие из находимых в Костёнках костей Петр I «вытребовал в Санктпетербургскую свою кунсткамеру». Император считал, что гигантские кости – это останки боевых слонов Александра Македонского, «ходившего воевать скифов». Историк князь П. А. Кропоткин позже высказал догадку, что на правом берегу Дона когда-то существовали мамонты, а значит, обязательно должны найтись и следы обитания древнего человека. Гипотезу Кропоткина подтвердил его ученик профессор Петербургского университета Иван Семенович Поляков7. Он в 1879 году из первого же заложенного шурфа извлек кремневые орудия труда, наконечники копий и другие предметы, подтверждающие существование людей в этих местах много веков назад.
Первые по времени поселения человека в Костенках относятся к 45—50 тысячам лет назад, последние заканчивают свое существование примерно 30 тысяч лет спустя. За это время человечество сумело пройти грандиозный путь от небольших групп первых европейцев, только начавших осваивать новый континент, до высокоразвитых обществ «охотников на мамонтов». Находки той эпохи показали, что люди не только сумели выжить в экстремальных условиях приледниковой зоны, но и создали выразительную культуру: они умели строить достаточно сложные жилые сооружения, делать разнообразные каменные орудия и создавать удивительные художественные образы. Благодаря этим находкам во многом и было создано наше современное представление о каменном веке. Костенки – это эталонный памятник верхнего палеолита. В связи с огромной площадью заселений (хотя и разновременной) исследователи ищут аргументы в пользу признания Костёнок одним из древнейших протогородов на планете с населением 200—300 человек одновременно.