Det 13.000-åriga objektet visas som centrum för en utställning som firar istiden Llandudno.
Benet hittades vid Stora Ormen på 1870-talet av en pensionerad koppargruva som polerade stenar för att sälja till turister.
Dr Jill Cook från British Museum sa att det var "mycket speciellt" att återförena det med andra sällsynta föremål som finns där.
Det dekorerade benet har funnits i London som en del av British Museums utställning av Ice Age konst nästan kontinuerligt sedan dess upptäckt för cirka 140 år sedan.
Dekorerade hjortfotben och perforerade djurtänder som finns på samma plats lånas också ut till Llandudno Museum av National Museum Wales.
New research by the British Museum har visat att de konstverk och gravföremål som hittades i Llandudno tillhörde människor som migrerade till Storbritannien för 13.000 till 14.000 år sedan, under den senaste istiden.
De anlände till norra Wales med smycken gjorda av björn, rådjur och vilddjurständer i samma stil som de som fanns i Belgien och Frankrike.
Men de hade också sin egen säregna stil, som visas av utsmyckningen av hästkäken och hjortens fotben.
Vid denna tid var Stora Ormen inte vid havet utan dominerade en bred kustslätt.
Den hade utsikt över kusten, kullar och avlägsna berg - en idealisk plats för människor som lever genom jakt och insamling.
Även skeletten hos tre vuxna och en ung människa hittades i grottan, men få verktyg, vilket tyder på att Kendricks grotta var ett sällsynt exempel på en begravningsplats i Istiden.
Benen och tänderna hittades av en slump av den pensionerade koppargruvaren Thomas Kendrick, som använde en grotta på Stora Ormen som en verkstad för att skära och polera småsten för att sälja till turister som souvenirer.
Dr Jill Cook, vice innehavare av förhistoria och Europa på British Museum, sade att föremålen var av internationell betydelse.
"Den dekorerade hakan från Kendricks grotta är en påminnelse om vår djupa historia", sade hon.
"Den visas oftast i British Museum med istidskonst från Frankrike. Att se den återförenas med de andra sällsynta objekten som finns på Stora Ormen är mycket speciellt och en bra start på Llandudnos planer på att utveckla sitt museum."
Utställningen backas upp av 37 000 pund från det 1,7 miljoner pund Cadw-finansierade vårt kulturarvsprojekt som syftar till att öka turismen i Gwynedd, Conwy och Snowdonia.
Föremålen visades tidigare på Llandudno Museum 2008 och 2010.
Museum ordförande Roy Haley sade: " Vi är mycket glada över att välkomna denna sällsynta och internationellt viktiga objekt tillbaka till Llandudno.
"Tack vare stödet från vårt kulturarvsprojekt har vi fått möjlighet att visa upp en förstklassig samling som hjälper till att berätta historien om Llandudno - och vi hoppas att se många fler besökare som ett resultat av detta."
Phil Edwards, ledamot i Conwy-rådet för samhällen, tillade: " Objekten från Kendricks grotta erbjuder en unik och fascinerande inblick i vårt avlägsna förflutna här i Llandudno."
Istiden Llandudno löper på stadens museum fram till den 30 september.
En hästs käkben, som är det äldsta konstverket i Wales, har återvänt till staden där den hittades i en grotta.