Hang Nà Ngùn thuộc xóm Trung Sơn, xã Thần Sa, có toạ độ 210 48’15,8’’ vĩ độ Bắc, 105053’36,7” kinh độ Đông, cách hang Miệng Hổ khoảng gần 1km về phía đông bắc. Hang đƣợc phát hiện và đào khảo sát vào năm 1980 [167].
Hang phân bố trên sƣờn đông nam một dãy núi đá vôi không cao lắm, đƣờng lên hang khá dốc, khó leo trèo. Hang cao khoảng 80m so với mặt thung lũng trƣớc mặt. Cửa hang quay về hƣớng đông, trƣớc cửa hang có bãi đất rộng và bằng phẳng. Hang có 2 tầng: Tầng trên cao hơn tầng dƣới khoảng 8m, thụt vào trông giống nhƣ một gác lửng. Để leo lên đƣợc tầng trên, cần phải men theo một lối nhỏ ở sát vách bên phải nhìn từ ngoài vào. Tại tầng trên này, bề mặt hang khá bằng phẳng, diện tích khoảng 20m2. Tại đây, vào năm 1982, các nhà khảo cổ đã đào một hố nhỏ khảo sát. Tầng dƣới có rất nhiều tảng đá bị sập. Bề mặt tầng dƣới không bằng phẳng. Diện tích lòng hang khoảng 80m2. Phần lớn diện tích hang nhận đƣợc ánh sáng tự nhiên mặt trời (Ảnh 45 - 50).
Năm 1980, các nhà nghiên cứu đã tiến hành đào một hố khai quật với diện tích 1m2 và thu thập đƣợc một số lƣợng công cụ đáng kể.
Tầng văn hóa ở đây rất mỏng, khoảng 0,2m - 0,3m, đất có màu nâu sẫm, chứa nhiều đá dăm to nhỏ, một ít vỏ ốc núi, ốc suối cùng di vật khảo cổ.
Dƣới tầng văn hóa là một lớp đất xốp, màu trắng, hạt mịn, rất nhỏ kết hợp với nhau. Bên dƣới lớp đất có màu đỏ nhƣ son. Ở hai tầng này, không thấy vết tích văn hóa. Các nhà nghiên cứu tiếp tục đào thăm dò xuống tận nền đá đáy hang nhƣng không thấy vết tích khảo cổ.
Sƣu tập di vật thu đƣợc có 102 di vật, bao gồm 90 công cụ đá và 12 mảnh tƣớc, với các loại hình nhƣ sau (Ảnh 51 - 54):
- Công cụ chặt: Có 8 chiếc, kích thƣớc thô, to, nhát ghè ít và có hai phụ loại là công cụ có rìa lƣỡi ở một đầu và công cụ đƣợc bổ dọc trƣớc khi ghè, tạo lƣỡi ở rìa ngang.
- Công cụ nạo: Có 8 chiếc, chúng đƣợc chế tác từ những hòn cuội dẹt hoặc tƣơng đối dẹt với hình dáng không ổn định.
- Đá cuội nguyên và phế liệu: Có 15 hòn đá cuội và 59 mảnh vỡ của đá cuội [167]. Đợt phúc tra năm 2011, đoàn khảo sát đã phát hiện thêm một sƣu tập tại tầng trên bao gồm: 1 công cụ chặt rìa ngang, 1 công cụ mảnh, 17 mảnh tƣớc, 1 xƣơng động vật, 2 hạt quả lai và muỗm, 26 ốc núi, 270 ốc suối [40].
Có thể nhận thấy kỹ thuật ghè đẽo công cụ đá ở Nà Ngùn chủ đạo là ghè trực tiếp, ít có sự gia công lần thứ hai. Trong sƣu tập Nà Ngùn, vắng mặt các loại công cụ
điển hình của văn hóa Hòa Bình, văn hóa Bắc Sơn. Các loại hình công cụ Nà Ngùn mang sắc thái đá cũ, gần gũi với các loại công cụ trong văn hóa Sơn Vi, thuộc hậu kỳ Đá cũ [40]. Giữa Nà Ngùn và Thắm Choong có nhiều điểm tƣơng đồng, chúng là những đại diện tiêu biểu cho truyền thống công cụ hạch cuội trong khu vực.