La cronología del arte rupestre presenta un grave problema, al encontrarse sobre las paredes y techos de las cuevas no se encuentra en relación directa con los niveles arqueológicos. De este modo, la datación se debe basar en datos indirectos. en algunos casos los podemos datar por los niveles arqueológicos que cerraron las cuevas, como en Altamira o Tito Bustillo. En otros casos los dataremos por semejanzas estilísticas con obras del arte mueble. Otro método será por parecidos estilísticos con pinturas datadas por los medios anteriores. Un tipo de datación relativa se podrá obtener mediante el estudio de las superposiciones de las representaciones.

2. área cantábrica

Pertenecen a ella la gran mayoría de cuevas que contienen representaciones rupestres. en ellas, por lo general, se completa un único santuario, aunque también son frecuentes los yacimientos en los que se hallan representadas figuras pertenecientes a distintos santuarios.
Durante las primeras etapas del Paleolítico superior apenas si es dado rastrear la presencia de santuarios.
Al Auriñacense se atribuyen una serie de grabados en trazoalgo profundo de la cueva del conde (Asturias), y al Gravetense pueden pertenecer las figuras rojas de Castillo I
Durante el Solutrense, los santuarios son más numerosos y su mayor parte se realizan mediante grabados de trazo profundo. En Asturias, el Valle del Nalón ofrece los santuarios de Las Mestas, La Viña, etc. En Cantabria, en la cueva de Chifin hay un santuario de grabados de trazo profundo en los que los ciervos dominan a cabras y a bóvidos, junto a un ideomorfo angular. En el gran techo de Altamira I aparecen la cabra y el ciervo, en otros aparecen caballos y bisontes. Las figuras rojas están representadas en esta etapa en Cándamo I, en el Valle del Nalón con mayoría de toros sobre caballo y cierva, acompañados por una forma angular. Las figuras negras aparecen en el santuario monotemático de San Antonio (Asturias) con un caballo. Sin embargo, en otros santuarios como Castillo II, y Chimeneas I aparecen diversos animales, ciervos, caballos o bisontes, dominando distintos animales según el santuario. Suelen estar acompañados de ideomorfos.
En el Magdalenense inferior cantábrico abundan los santuarios de figuras rojas y grabados. Aparecen en ellos los primeros antropomorfos, especialmente los de tipo claviforme a los que se unen representaciones de vulvas, además de líneas de trazos gruesos y series de puntos relacionados con animales, aparecen también los tectiformes.
En una fase más antigua señalamos los santuarios de Cullalvera Y monotemático con antropomorfos alineados y dispuestos para una danza.
En Pindal I y Chufin II domina el caballo. En Pasiega I y Castillo III lo hace elciervo y en Tito Bustillo I el bisonte. También excepcionalmente aparece el mamut en Pindal I y Castillo III. El trazo de estas figuras es irregular y de torpe expresión.
Hay en el Cantábrico otros santuarios de figuras rojas pertenecientes a este periodo en Castillo IV y Pasiega II, donde aparte de animales hay ideomorfos. Existe otra serie de santuarios de figuras rojas en las que son escasas las figuras de animales. Excepcional es el santuario de Morín Y con un antropomorfo femenino, un serpentiforme, y series de trazos. El resto son santuarios monotemáticos de ideomorfos.
La siguiente fase supone un desplazamiento de la pintura roja por el grabado de trazo múltiple y estriado con el que se trazan animales en los que domina la cierva, careciendo de representaciones de ideomorfos. Castillo V, Altamira III, Tito Bustillo II son algunos de sus representantes. Posteriormente, una segunda serie de grabados de trazo múltiple, en que los estriados tienden a desaparecer y donde no aparecen ideomorfos (Altamira IV, Hornos de la Peña II, Pasiega IV, etc.)
Una última fase del Magdalenense inferior cantábrico lo forman las figuras rojas, pintadas al tampón, de Salitre I, Pasiega V etc. Dominando distintos animales según la cueva. Carecen de ideomorfos. Estas figuras de animales suponen un paso más hacia el realismo y el movimiento.
En el Magdalenense Medio, la expresión artística alcanza grandes cotas de realismo, se perfeccionan los intentos anatómicos y se llega a la bicromía, que en Altamira se une al grabado de trazo múltiple y estriado. El dominio del bisonte es general en todos los santuarios de estafase (Ekain I, Castillo y Altamira V). Una segunda serie de santuarios propia de esta etapa comprende las figuras grabadas con los dedos sobre la arcilla blanda, en toda ellas aparece el toro como animal dominante y tienen como ideomorfo principal al meandro o serpentiforme (Hornos de la Peña III, Altamira VI, etc.).
Los santuarios del Magdalenense Superior Cantábrico se caracterizan por la desaparición de figuras rojas y la desaparición de las figuras rojas y por la aparición de las negras que prácticamente no habían sido utilizadas en las anteriores etapas magdalenenses. Las figuras grabadas forman amplias series en los santuarios y parece perdurar la bicromía. Los animales aparecen representados con abundantes rasgos realistas, aunque son frecuentes los contornos incompletos. Los ideomorfos son escasos y así mismo se encuentran haces de líneas serpentiformes, formas curvas y trazos gruesos. Reaparece el antropomorfo. La serie más antigua en la que aparece la cabra como dominante o complementario la forman Castillo VII, Altamira VII, y otros. Una serie de figuras negras aparecen en Castillo VIII, Peña IV etc. Mientras que el ciervo domina en otros (Pindal III, Cándamo III, etc. Otra serie de figuras negras comprende Altxverri II, Ekain III, Monedas etc. en los que domina el bisonte y el caballo.
3. Resto de la Península
Su número, en relación con los del área cantábrica, es muy pequeño y se encuentran muy desigualmente repartidos, ya que se localizan dispersos por los valles del Duero y del Tajo, así como en la región andaluza, en tanto falta en la zona valenciana y en el sudeste.
Los santuariosmás antiguos ofrecen series de figuras grabadas o pintadas de amarillo de época Solutrense. A las figuras grabadas pertenecen los santuarios de Casares I, La Griega y Trinidad I. El primero situado en el valle alto del Tajo, se encuentra infrapuesto a otros santuarios de la misma cueva y contiene figuras grabadas de trazo fino, en las que el caballo domina sobre toros, ciervos y cabras que se acompañan de trazos lineales y algún angular. La Griega (Segovia) en el valle del Duero tiene una serie de figuras grabadas de caballos, dominando a ciervos acompañados de ideomorfos reticulados de forma alargada.
En la región malagueña, encontramos Trinidad I, con figuras de ciervos que dominan a caballos y otros animales unidos a ideomorfos variados. También pertenecen al Solutrense las figuras en ocre amarillo de Trinidad II y Pileta I. En el primero hay ciervos con manchas amarillas y en el segundo los caballos dominan sobre otros animales.
Durante el Magdalenense inferior siguen los santuarios de figuras grabadas de Casares II y se desarrollan las figuras rojas de Atapuerca, Maltravieso, etc., en algunos de los cuales aparece la temática antropomorfa. Casares II es un extraordinario santuario de antropomorfos, que se superponen a caballos y toros del santuario anterior y forman escenas de evidente contenido religioso. En una de ellas, dos antropomorfos (varón y hembra) realizan la unión sexual ante un mamut. Otra escena parece desarrollarse en un medio acuático, con figuras de peces, el mayor de los cuales asciende hacia la superficie del agua al encuentro de un antropomorfo asexuado, que se dirige al granpez con os brazos abiertos.
La serie de santuarios de figuras rojas se inicia en Atapuerca (Burgos) de tipo monotemático con cabezas de caballo. En Cáceres, en Maltravieso, hay figuras rojas a tinta plana de manos relacionadas con ideomorfos en forma de triángulo, y en Esconral I (Portugal) hay una cabeza de caballo y otros animales que ofrecen ideomorfos de trazos paralelos y trazos radiados. En Málaga, Pileta II ofrece una serie de ciervos y toros dominantes sobre cabras y caballos.
Al Magdalenense medio hay que atribuir los santuarios de figuras grabadas del área castellano - portuguesa, como Casares II, La Hoz, etc. donde abundan los grabados de trazo profundo donde aparecen diversos animales asociados a menudo a ideomorfos. Niño II y Pileta III en Málaga.
El Magdalenense superior ofrece una serie de santuarios con figuras negras como en Periches (Burgos) con cabras grabadas donde abundan los difuminados negros. También abundan las figuras negras en Cueva Palomera. En Pileta IV y Trinidad IV (Málaga) aparecen respectivamente cabras y ciervas asociadas a otros animales y diversas figuras. También hay figuras rojas como en Fuente del Trucho (Huesca) con caballos asociados a manos, que por una proximidad a la región pirenaica francesa se han supuesto del ciclo auriñacogravetense aunque sus pinturas podrían ser más recientes. Una pequeña serie de manos en negro en la misma cueva, señalan la supervivencia de santuarios dentro del Magdalenense final.