El análisis químico de las pinturas de Altamira y Lascaux  muestra que los principales pigmentos usados en el paleolítico estaban basados en el oxido de hierro y de manganeso. Con los tres colores fundamentales pintaban la mayoría de las pinturas rupestres (negro, rojo y amarillo), aunados a tintes intermedios. Los óxidos eran extraídos del suelo, tal vez del suelo mismo de la cueva. Carbón de leña quemada, carbonato de hierro amarillo y gris pudieron haber sido usados también. Por contra, no hay indicios de blanco (pigmento muy común en la actualidad) en Lascaux, donde el color natural de las rocas fue usado como fondo claro. Sin embargo, pigmentos blancos aparecen en algunas pinturas prehistóricas encontradas en África. Los pigmentos naturales eran molidos para hacer un polvo fino; se cree que usaban piedra y hueso como morteros. El polvo resultante, posiblemente, era mezclado con agua, con medula de hueso o con grasa de animal, o aún con clara de huevo o azúcar vegetal, para formar pinturas que eran aplicadas con los dedos dando trazos con almohadillas de liquen, pelaje de animal o musgo, o con una brocha hecha de cabello o hierbas. También se podría aplicar la pintura soplándola a través de algún objeto hueco, como un hueso.