signifie en français « gouffre des ossements » et désigne un aven qui contient un gisement paléolithique âgé de . Sa richesse en fossiles en fait la source d'information principale de la paléoanthropologie de cette période en Europe. La cavité est constituée d'une salle au fond d'un puits de et a été creusée par une rivière souterraine dans la Cueva Mayor de la sierra d'Atapuerca en Espagne, massif classé au patrimoine mondial.
La Sima de los Huesos a éveillé l'intérêt pour la sierra d'Atapuerca après la découverte d'une mandibule humaine archaïque complète en 1976. Elle a depuis livré une grande quantité de fossiles appartenant à au moins , ce qui constitue l'un des deux plus grands gisements humains du registre fossile, avec les grottes de Rising Star qui ont livré Homo naledi en Afrique du Sud. Le caractère non accidentel de ce rassemblement d'os pourrait peut-être en faire la plus ancienne manifestation documentée d'un acte rituel, plus de avant les sites attestés de Es Skhul et Qafzeh en Israël. De multiples impacts, certains létaux, sur plusieurs crânes, témoignent de la violence de certaines morts, un individu au moins ayant été la victime d'un meurtre. Ces personnes étaient droitières. À ce jour aucun contre-indice au langage parlé n'a pu être décelé chez ces individus, portant peut-être l'apparition du langage assez tôt dans l'évolution humaine. D'une stature semblable aux hommes de Néandertal, leur large ossature suggère un corps plus lourd que les hommes modernes pour une taille plus petite.
Les fossiles présentent un état de conservation si exceptionnel qu'il a permis d'en extraire les plus anciens ADN humains jamais analysés en 2013 (mitochondrial) puis en 2016 (nucléaire), malgré leur âge. Ces informations ont permis de reconstituer l'arbre phylogénétique probable entre les espèces humaines récentes dont l' est déjà connu : Homme de Néandertal, Homme de Denisova et Homme moderne. L'attribution initiale des fossiles à Homo heidelbergensis a été infirmée par l'équipe d'Atapuerca en 2014. Ces spécimens sont désormais attribués à l'Homme de Néandertal. Les individus de la Sima de los Huesos seraient de proches descendants de l'ancêtre commun des Dénisoviens et des Néandertaliens, qui ont perduré respectivement en Asie et en Europe pendant quelque , jusqu'à l'arrivée de l'Homme moderne il y a environ . Les fouilles se poursuivent chaque été depuis 1984. Au rythme de quelques centimètres par an, elles promettent encore de nombreuses découvertes.
Découverte Visites récentes vignette|alt=Façade du monastère de San Pedro de Cardeña de Burgos.|Façade du monastère de San Pedro de Cardeña de Burgos. La grotte est citée dès le dans des documents du monastère de San Pedro de Cardeña de Burgos. Les visiteurs ont depuis longtemps laissé des graffitis indiquant leur passage et le complexe de la Cueva Mayor en contient aujourd'hui une grande quantité. La plus ancienne inscription indique ainsi l'an 1444 et est située dans la Galería del Silo. Les ingénieurs des mines Sampayo et Zuaznavar, qui visitèrent la grotte en 1868 et publièrent un livre relatant leur exploration, rapportent avoir vu une inscription qu'ils estimèrent du ainsi qu'une aux motifs qui leur ont paru arabes (les arabes ont quitté la région au ). D'autres suivent alors de plus en plus nombreuses. Par ailleurs une chronique du bouffon de l'empereur Charles Quint relate une visite de la cour dans la grotte. Bien qu'il n'y ait rien de certain à partir de ce témoignage, il démontre que l'endroit n'était pas inconnu. Toutefois il n'y a aucune indication que ces visiteurs aient également pénétré dans la Sima : elle était d'ailleurs alors connue sous le nom du puits seulement, El Silo, d'où le nom de la galerie qui y mène, la Galería del Silo.
La plus ancienne visite documentée de la Sima de los Huesos est un manuscrit de 1795. Il décrit une visite par des habitants du village de Rubena qui apportent des cordes et explorent les puits de la grotte. Devant l'absence d'inscription dans la Sima de los Huesos ils pensent être les premiers à y descendre. Ils y découvrent l'amoncellement d'os qu'ils fouillent en surface, à la base du puits seulement, renonçant à descendre la rampe. Ils pensent qu'ils proviennent de grands animaux d'après la taille des os et des dents et en emportent quelques-uns.
Le complexe karstique est ensuite décrit dans l'ouvrage de 1868 de Sampoyo et Zuaznavar. Il est accompagné d'un plan et de dessins de la grotte. Les auteurs y décrivent en détail la cavité, ses stalactites et silos, mais ne pénètrent pas dans le silo riche en ossements faute de moyens.
Enfin, des passionnés de spéléologie fondent l'association Grupo Espeológico Edelweiss en 1951 à Burgos et acquièrent une connaissance importante de la sierra d'Atapuerca, dont ils cartographient le système karstique et la Sima de los Huesos. Ils découvrent des fossiles dans la Trinchera del Ferrocarril, sans autorisation de fouilles et avec des moyens parfois peu orthodoxes, mais sur indications du paléontologue catalan Miquel Crusafont. Certains seront confisqués tandis que d'autres serviront à alimenter l'Institut Provincial de Paleontologia créé par ce dernier en Catalogne en 1969, aujourd'hui Institut de Paleontologia Miquel Crusafont de Sabadell.
Découverte officielle thumb|alt=La mandibule AT-1, premier fossile officiellement découvert dans la Sima, exposée au musée Géominier de Madrid.|La mandibule AT-1, premier fossile officiellement découvert dans la Sima, exposée au musée Géominier de Madrid. En un étudiant en thèse, Trinidad de Torres, participe à une conférence sur la conservation des grottes à Burgos. Il discute des fossiles de la Trinchera del Ferrocarril avec les membres du Groupe Edelweiss et ces derniers l'invitent à y organiser une expédition l'été suivant. La campagne débute en dans la Trinchera dont Torres divise et rebaptise les sites en Gran Dolina et Tres Simas (Galería). Torres était à la recherche de fossiles, mais les résultats manquent, jusqu'au où le groupe arrive dans la Sima de los Huesos. Le premier fossile humain alors officiellement découvert fut une mandibule, baptisée AT-1. Trouvée par des membres du groupe de fouille constitué par Torres, elle était située sous une couche contenant des os d'ours de Deninger, eux-mêmes ancêtres des ours des cavernes, révélant ainsi la grande ancienneté du site.
Torres réalise l'immense potentiel de la cavité : à elle seule cette découverte est aussi importante que celle de la mandibule de Mauer en 1907, pourtant une grande quantité d'ossements humains supplémentaires s'annonce. Il demande une autorisation au détenteur du permis de fouilles archéologiques dans la Cueva Mayor, alors attribué pour El Portalón, le gisement de l'Antiquité situé à l'entrée de la Cueva Mayor. Le la découverte est évoquée dans le journal local. Le 28, le Groupe Edelweiss ferme délibérément la jonction entre la Cueva del Silo et la Cueva Mayor qui se faisait à quelques mètres de la Sima, pour éviter les pillages. Trinidad de Torres est depuis considéré comme celui qui a compris le premier l'intérêt de la sierra d'Atapuerca. Cependant Trinidad était encore en doctorat, son directeur de thèse Emiliano Aguirre prit donc la main sur l'organisation d'un groupe d'étude pour Atapuerca. Il dirigea les recherches jusqu'à sa retraite en 1990, tandis que Torres cessa d'appartenir à l'équipe.. La direction des fouilles est ensuite transmise à Juan Luis Arsuaga, Eudald Carbonell et José María Bermúdez de Castro. À ce titre ils reçurent le Prix Prince des Asturies de la Recherche Scientifique et Technique, et le Prix Castilla y León des Sciences Sociales et Humanités en 1997. Trinidad de Torres ne fut pas invité, Emiliano Aguirre le cita cependant dans son discours.
Les fouilles régulières des sédiments débutèrent dans la saison 1984. En 1987, un échafaudage a été accroché aux parois pour ne pas marcher sur le sol. Pendant la même saison, un puits a été creusé entre le toit de la Salle des Cyclopes et le sol extérieur sus-jacent pour réduire l'équipement à emporter et évacuer les découvertes facilement. Ce puits sert aussi à aérer l'air ambiant pour les équipes de fouilles dans l'aven. Lors des premières recherches, des blocs de grès avaient été fragmentés pour y trouver des fossiles. Les débris avaient ensuite été laissés dans un trou, dans la Salle des Cyclopes. Pendant les ces débris ont été étudiés et ont permis la découverte de , dont des dents appartenant à la mandibule AT-1.
Avec les autres sites de la Sierra d'Atapuerca, la Sima de los Huesos a été inscrite au patrimoine mondial en 2000 et maintenue en 2014..
Description de la cavité thumb|left|alt=Plan des gisements de la sierra d'Atapuerca avec la Sima de los Huesos à l'extrême sud de la Cueva Mayor.|Plan des gisements de la sierra d'Atapuerca avec la Sima de los Huesos à l'extrême sud de la Cueva Mayor (en bas de l'image en jaune). thumb|alt=Schéma de la Sima de los Huesos.|Coupe longitudinale de la Sima de los Huesos avec ses cheminées, dont le puits (C2), qui rejoint la terrasse de la Salle des Cyclopes (reproduction d'après le résultat d'un scan 3D). L'aven dans la Cueva Mayor Pour accéder à la Sima il faut aujourd'hui parcourir un demi-kilomètre depuis l'entrée du complexe karstique principal, la Cueva Mayor. L'entrée de la Sima de los Huesos est située dans la Sala de los Ciclopes ou Salle des Cyclopes. Cette Salle des Cyclopes communiquait aussi avec la Cueva del Silo par un conduit étroit découvert en 1965 lors d'une exploration par le groupe spéléologique Edelweiss de Burgos. Cette voie fut ensuite obturée par sécurité et pour restreindre l'accès à la Sima.
L'étude des parois de la Salle des Cyclopes montre que sa moitié sud a un temps été remplie par des sédiments qui ont ensuite été charriés dans une phase érosive de l'histoire du karst. Il reste encore aujourd'hui des sédiments attachés aux parois et au plafond.. Ces sédiments ont pu venir d'une ou plusieurs entrées disparues aujourd'hui. En bas du mur sud de la salle des Cyclopes, un court passage mène à une petite salle puis s'achève par un éboulis. Des mesures gravimétriques et magnétométriques suggèrent la présence d'une autre entrée. On y trouve par ailleurs des griffades d'ours. En revanche, on n'y trouve pas d'outils de pierre ou de fossiles. La hauteur des griffades sur les parois montre que la topographie des lieux n'a plus beaucoup changé depuis la venue du dernier ours.
Dans le coin sud-est de Salle des Cyclopes, une raide pente sédimentaire de mène à une terrasse où se trouve l'entrée du puits qui donne dans la Sima de los Huesos. L'accès à l'aven se fait là par un gouffre de de profondeur qui aboutit au-dessus d'une pente d'une douzaine de mètres. Cette rampe descend vers l'ouest et donne enfin sur une chambre basse de , plafonnée par un conduit vertical qui se rétrécit sur plusieurs mètres avant que le grès ne l'obstrue.
Stratigraphie thumb|alt=Stratigraphie de la Sima de los Huesos.|Synthèse des unités lithostratigraphiques (UL) rencontrées sur les lieux de fouille dans la Sima de los Huesos. Les restes humains ont été découverts dans UL6. La lithostratigraphie de la grotte est établie par l'étude des différents niveaux de planchers stalagmitiques, numérotés par unité lithostratigraphique (UL) de bas en haut. Au-dessus d'un sol de marnes blanches, les couches les plus intéressantes sont surtout la UL6, qui a livré les restes humains ainsi que des os d'ours de Deninger et d'autres carnivores, puis la UL7 dans laquelle les ours s'accumulent encore plus largement.