Dopo l’intensa frequentazione di età protostorica, a parte qualche sporadica attestazione materiale inquadrabile tra X e V secolo a.C., la presenza umana torna ad essere rilevante nella cavità a partire dall’età ellenistica, iniziando quindi nuovamente a scemare verso la prima  età imperiale, quando le testimonianze archeologiche diventano via via più rade. Già Giovanni Patroni e Paolo Carucci, nel corso  delle loro indagini effettuate tra ‘800 e ‘900, avevano raccolto nel torrente elementi tali da poter  affermare che la Grotta di Pertosa “venne frequentata durante i periodi della civiltà lucana italo-greca e romana a scopo di culto religioso”. Tale inquadramento storico è stato confermato dai nuovi materiali acquisiti durante le ricerche del 2013, la cui analisi, unitamente a quella  dei reperti dislocati in varie sedi museali italiane, ha permesso di aggiungere informazioni utili alla ricostruzione delle dinamiche umane, in particolar modo cultuali, che per lunghi secoli ebbero luogo nell’antegrotta e nell’area antistante l’ingresso. La tipologia delle offerte  votive per l’età ellenistica richiama azioni rituali, singole o collettive, ampiamente attestate nei luoghi di culto lucani che sorsero numerosi proprio tra IV e III secolo a.C.: statuette e incensieri in terracotta, armi, contenitori per libare  e per consumare pasti, offerti a una o più divinità dalle prerogative molteplici, tra cui forse la propiziazione della fertilità. L’acqua che copiosa scaturiva dall’oscurità dell’antro, essa stessa segno del divino, doveva rivestire un ruolo fondamentale anche nell’ambito di riti di passaggio di status. Una continuità cultuale, connessa sempre alle proprietà fecondanti e salutifere dell’acqua, è attestata in epoca romana soprattutto dal rinvenimento di alcuni ex voto anatomici maschili, espressione materiale della religiosità italica di età medio e tardo-repubblicana, accompagnati da monete in bronzo della fine del III secolo a.C., lucerne e pochi frammenti di ceramica da mensa databili tra il I secolo a.C. e il I secolo d.C. Due monete degli imperatori Settimio Severo e Diocleziano sono le uniche  attestazioni più tarde di questo periodo.