La riqueza y variedad del patrimonio cultural del área protegida nos permite abordar la ocupación humana asociada a cazadores-recolectores prehispánicos, a la instalación de los primeros ganaderos en el sector noreste de la provincia de Santa Cruz así como los eventos históricos conocidos como "la Patagonia Rebelde", revuelta de trabajadores rurales acontecida entre 1920 y 1921.

Además, dentro del área protegida se ha identificado un sector de alto valor denominado paisaje evolutivo Laguna Grande–Cerro Madre e Hija, que constituye un rasgo escénico distintivo del PN (ambos están representados en su emblema) y un enorme reservorio de información paleoambiental y arqueológica; además de ser uno de los espacios donde se desarrolla un elenco importante de especies de flora y fauna.

El Monumento Natural Bosques Petrificados y el Parque Nacional han estado sujetos a investigaciones arqueológicas, interesadas en conocer la ocupación humana de la región. Por otro lado, se han realizado investigaciones paleontológicas relacionadas con la presencia de los “bosques petrificados”, insumo para implementar medidas de conservación y manejo del patrimonio presente en el área protegida.