Los grupos humanos que habitaron o transitaron por el área que hoy ocupa el Parque Nacional Talampaya pertenecían a comunidades que producían una parte de sus alimentos. Así lo indican los restos de vegetales cultivados y las imágenes rupestres de pastores conduciendo rebaños de camélidos.

Utilizaron aleros y cuevas con diferentes propósitos: viviendas, enterratorios y depósitos. Además, se encontraron otros vestigios arqueológicos, tales como bloques de roca con morteros, recintos y diversos artefactos realizados en madera, lana, cuero y fibras vegetales. La riqueza de esos vestigios y las condiciones micro ambientales permiten suponer que el área constituyó un polo de atracción para el asentamiento prehispánico en la región. De acuerdo con estos datos, las evidencias prehispánicas más antiguas del Cañón de Talampaya poseen 2.500 años.

El arte rupestre del valle del río Talampaya está compuesto por diversos conjuntos de petroglifos realizados sobre las superficies lisas de las paredes y bloques rocosos. Los tipos de representaciones van desde motivos geométricos hasta otros de tipo figurativo, especialmente figuras humanas y de animales. El arte rupestre de la Puerta de Talampaya podría asignarse cronológicamente entre 500 y 1.000 años de antigüedad.

A partir de la colonización española se asentaron en la zona familias criollas que realizaban actividades ganaderas a pequeña escala. Sus evidencias más notables son restos de antiguos puestos, corrales y pequeñas casas. El arte rupestre de esta etapa se vincula con las actividades de cría y arreo de animales, específicamente las marcas de ganado usadas para el manejo de la hacienda de cada propietario.

En el Parque Nacional Talampaya y su zona de influencia existen expresiones del patrimonio cultural inmaterial. Hay artesanos que siguen utilizando las técnicas tradicionales heredadas de sus mayores para manufacturar sus productos, por ejemplo: cestería con fibras vegetales, hilado y teñido de sus propias madejas para hacer tejidos en telar; trabajo en cuero, cerámicas y sobre madera.

El Parque Nacional cuenta con un Local para la exhibición y la venta de estas artesanías. En el Área Protegida son conocidos los topónimos que distinguen rasgos del territorio que considerados significativos para la comunidad local.