Στο τέλος της Εποχής του Χαλκού και κατά τους ιστορικούς χρόνους κάποια σπήλαια αρχίζουν να χρησιμοποιούνται συστηματικά μόνο ως χώροι λατρείας. Η εγκατάσταση αυτών των ιερών αποκτά μεγάλη διάδοση κυρίως κατά τους αρχαϊκούς και κλασικούς χρόνους. Παρά την χρονική απόσταση, ίσως απηχείται, μέσω μιας άγραφης παράδοσης, η προϊστορική λατρεία (κυρίως προγονική).
Τα ιερά σπήλαια κατά τους ιστορικούς χρόνους λειτουργούν παράλληλα προς τα μεγάλα υπαίθρια ιερά. Η λατρευτική δραστηριότητα μάλλον οργανώνεται κεντρικά από κάθε πόλη. Απευθύνεται σε μικρότερες θεότητες (Πάνα, Νύμφες) και σε διάφορες ιδιότητες των μεγάλων θεών (Άρτεμης, Ήρας, Ερμή, Απόλλωνα κλπ). Στις περισσότερες περιπτώσεις έχει τοπικό χαρακτήρα, ωστόσο υπάρχουν και κάποια κεντρικά σπήλαια που συγκεντρώνουν πιστούς από μακρινές περιοχές (π.χ. το σπήλαιο Κύκλωπα τους ναυτικούς που διασχίζουν το Αιγαίο, η Αγία Τριάδα στον Ελικώνα, το Κωρύκειο Άντρο κλπ). Η λατρευτική δραστηριότητα περιλαμβάνει μάλλον και πανηγύρι και δρώμενα αν κρίνουμε από τα πολυάριθμα αφιερώματα που συνδέονται με τη μουσική και το χορό. Λ.χ. στην δυτική Ελλάδα είναι πολύ διαδεδομένη η αφιέρωση ειδωλίων που απεικονίζουν χορευτές μεμονωμένους ή σε κυκλικούς χορούς, όπως και οι αναπαραστάσεις ανθρώπων με μάσκες ζώων (πιθανώς μεταμφιεσμένοι για κάποια δρώμενα).
Το σπήλαιο Σκοτεινή στην Εύβοια είναι μικρό ιερό, ωστόσο διασώζει μια πρώιμη σπάνια φάση, κατά τη Μυκηναϊκή περίοδο (13ος αιώνας π.Χ.). Τότε δημιουργείται μεγάλη πυρά στο χώρο γύρω από την οποία βρέθηκαν κύλικες, ένας ψευδόστομος αμφορέας, και ένα Ψ-σχημο ειδώλιο. Μετά χρησιμοποιείται συστηματικά κατά τον 5ο και 4ο αιώνα π.Χ. Τα κατάλοιπα αυτής της χρήσης περιλαμβάνουν τμήματα σκύφων, λύχνων, μελανόμορφων αγγείων, ερυθρόμορφων κρατήρων, αλλά και χονδροειδών αγγείων. Ένα ιδιαίτερο εύρημα είναι τα τμήματα από κεραμικές μελισσοκυψέλες. Δημιουργούν απορία για το ρόλο τους σε σπήλαιο: είχαν πρακτική χρήση ή κάποια σημασία ως αφιερώματα.
Στη δυτική Ελλάδα, ένα άλλο ιερό λειτούργησε την ίδια εποχή σε σπήλαιο με λίμνη, στην περιοχή του σημερινού Μάστρου Μεσολογγίου. Το σπήλαιο βρίσκεται σε λόφο κοντά στις εκβολές του Αχελώου. Τα αφιερώματα αποτυπώνουν τις ιστορικόπολιτικές συνθήκες που χαρακτηρίζονται από τον ανταγωνισμό Κορίνθου και Αθήνας για την επικράτηση στο Ιόνιο: την αρχαϊκή εποχή είναι έντονη η κορινθιακή επιρροή στα θρησκευτικά αφιερώματα αλλά την κλασική εποχή επικρατεί η αττική. Το πλήθος και η ποικιλία των αφιερωμάτων δηλώνει επίσης και το πυκνό εμπορικό δίκτυο προς τη Μεγάλη Ελλάδα.