白莲洞遗址主要堆积可分为上、下两套沉积物,上部灰黄色沉积,下部棕红色沉积。两套沉积物之间为横贯全室的厚钙华板。白莲洞遗址文化堆积物厚达3米,根据洞穴内堆积,可划分出三期文化。分别为新石器时代早期、中石器时代、旧石器时代晚期3个文化期,时间跨度为距今3.7万-7000年。一期文化为旧石器时代晚期,距今约26000年。二期文化为旧石器时代向新石器时代的过渡时期(中石器时代),距今25000-19000年。三期文化为新石器时代早期距今15000-12000年。