Di tích khảo cổ thuộc xã Thần Sa, huyện Võ Nhai cách thành phố Thái Nguyên 40km về phía Bắc. Nơi đây chứa những di chỉ khảo cổ đồ đá về con người sống cách chúng ta chừng 2 – 3 vạn năm được phát hiện ở hang Phiềng Tung (hang Miệng Hổ), Ngườm thuộc vùng Thần Sa chứng minh rằng tại đây đã tồn tại một nền văn hoá cổ gọi là văn hoá Thần Sa. Đây là nền văn hoá cổ nhất được biết đến cho tới nay ở Việt Nam và cả vùng lục địa Đông Nam Á.

Di tích khảo cổ học Thần Sa đã được nhà nước xếp hạng bảo tồn Quốc Gia. Đến với Thần Sa du khách đến với vùng núi đá vôi hùng vĩ, non xanh, nước biếc, du khách có thể thoả ước để xem và suy ngẫm tương tư về cuộc sống người xưa, và nay, đến Thần Sa để được ngắm tận mắt những bản nhà sàn đẹp mà ít nơi có được.

Khu di chỉ hang động ở Thần Sa thuộc thời đại đồ đá cũ, có niên đại cách ngày nay từ 30.000 đến 10.000 năm, được phát hiện năm 1972 và đã trải qua nhiều lần khai quật; gồm các di chỉ: Phiêng Tung, Ngườm, Thắm Choong, Ranh 1, Ranh 2, Hạ Sơn 1, Hạ Sơn 2, Nà Ngùn, Nà Khù…

Hang Phiêng Tung (Miệng Hổ) ở sườn đông núi Mèo, có độ cao hơn 50m, phải bám vào cành cây, dây leo, vách đá mới lên được. Hang cao khoảng 7m, rộng 10m, sâu 20m, có 2 tầng; tầng trên hẹp, không chứa di vật khảo cổ; tại tầng dưới, các nhà khảo cổ học đã thu được 659 hiện vật đá chủ yếu là các mảnh tước nhỏ có vết tu chỉnh dùng làm công cụ mũi nhọn và công cụ nạo cắt.

Mái đá Ngườm có hình hàm ếch, rộng khoảng 60m, cao 30m, mặt nền hơn 70m2, nằm ở dãy núi Ngườm, gần bờ sông Nghinh Tường, cách hang Phiêng Tung chừng 1km về phía Tây Nam.

Ba hố khai quật tại đây cho thấy, Ngườm có ba tầng văn hóa. Tầng dưới cùng niên đại tuyệt đối trên 25.000 năm, chứa hàng vạn công cụ mảnh tước và hạch cuội. Tầng giữa niên đại tuyệt đối 25.000 năm. Tầng trên có niên đại tuyệt đối 20.000.000 năm. Trong các hố khai quật, còn có xương, răng bò rừng, lợn rừng, nhím, khỉ và một hàm đười ươi (pongo) và hai bộ xương có kè đá xung quanh của một người đàn ông khoảng 75 – 80 tuổi, một người đàn bà khoảng 35 – 40 tuổi.

Với kết quả nghiên cứu di chỉ hang Phiêng Tung và mái đá Ngườm ở Thần Sa, các nhà khảo cổ học đã xác định có một nền văn hóa khảo cổ học Thần Sa thuộc thời đại đồ đá cũ, chủ nhân của nó là những người Homôsapiens (Người khôn ngoan).