Самаркандская стоянка является первым всесторонне исследованным памятником времени верхнего палеолита в Средней Азии. Она находится на правом склоне долины сая Чашма-Сиаб, левого притока р. Зеравшан, где ныне сооружено искусственное озеро, напротив городского стадиона «Динамо». Стоянка была обнаружена Г. В. Харламовым в 1939 г. Стационарные раскопки были продолжены Д. Н. Левом
(1958–1968 гг.) и дали новый, в высшей степени бесценный материал по позднему палеолиту. Поселение оказалось трехслойным. Культурные слои, залегавшие на глубине 2-3 м, разделены стерильными прослойками. Вскрыта площадь до 870 м2. Это был лагерь охотников на диких лошадей (52,3 %), оленей (3 %), верблюдов (4,8 %), баранов (2 %), плейстоценового осла (17,6 %), первобытного тура (14,5 %). Палеоэкология обитателей Самаркандской стоянки чрезвычайно выразительна благодаря сохранившимся остаткам не только фауны, но и флоры. Последняя представлена отпечатками листьев карагача и стволов древесины березы, сосны, ольхи, липы. Изучение фауны и флоры позволило получить данные о природной среде, которая была стабильна на протяжении рассматриваемого периода. Чрезвычайно важны сделанные на стоянке антропологические находки. В 1962 г. обнаружен зуб, фрагмент плечевой кости и часть нижней челюсти с девятью зубами, принадлежавшей 25-летней женщине кроманьонского типа. Найденная в 1966 г. мужская нижняя челюсть с десятью зубами близка к первой челюсти. Интерес представляет эндокран черепа ребенка. Впервые на территории Средней Азии и Казахстана обнаружены останки Homo sapiens, принадлежащие индивидам современного типа человека.
Подавляющее большинство каменного инвентаря (около 11,5 тыс. единиц) изготовлено из кремня, встречаются также изделия из халцедона, диорита, кварца и кремнистого сланца. Инвентарь всех трех слоев имеет единообразный характер. Видное место в инвентаре занимают крупные галечные изделия. Это преимущественно наковальни, отбойники, ретушеры, топоры. Нуклеусы сильно сношенные, относятся к категории дисковидных. Среди ретушированных пластин есть экземпляры с боковыми выемками, служившие скобелями. Скребки представлены на отщепах. Выделяются остроконечники из пластин, по форме мустьерского типа.
Интерес представляют следы искусственных жилищ на площади более 100 м2, почти прямоугольной формы, в виде землянки. Оно расположено на берегу ручейка, возле которого сосредотачивалась жизнь кроманьонского человека. На месте жилища находились остатки больших костров хозяйственного назначения, площадки для изготовления каменных орудий: сохранились остатки столбовых балок. Здесь же найдены восемь отполированных каплевидных пластинок с отверстием (ожерелье) и отполированный каменный диск с искусственными насечками, демонстрирующий астральную символику. Предметом украшения служила морская раковина с отверстием – poliviles of manilla, которая происходит из тропической зоны Индийского океана. Общий облик Самаркандского поселения характерен для верхнепалеолитических памятников Центральной Азии.
Данные геоморфологии и палеонтологии определяют возраст обсуждаемого памятника в рамках 33-20 тыс. лет. Формирование Самаркандской стоянки, согласно новым исследованиям происходило на базе мустьерских комплексов Кутурбулак и Зирабулак. Полученные материалы вошли в обобщающие работы по археологии Евразии.