В результате раскопок С.Н. Замятнина и Л.М. Тарасова в культурном слое, залегающем непосредственно под современной почвой, в верхней части лессовидных суглинков были обнаружены остатки овально-округлого жилища диаметром около 5 м, с очагом в центре, две ямы, одна из которых является двухкамерной землянкой костенковско-авдеевского типа. Весь этот комплекс, возможно, аналогичен части первого жилого комплекса верхнего слоя Костенок 1 и конструктивно представляет собой, таким образом, единое целое, особый тип жилого комплекса. Стенки жилища были обложены изнутри известняковыми плитами, у стен, в ямках-хранилищах или рядом с ними, располагались наиболее ценные находки, в том числе — женские статуэтки.
Кремневый инвентарь Гагаринской стоянки насчитывает около 11 тыс. экз. изделий. В отличие от верхнего слоя Костенок 1 и Авдеево основным сырьем здесь являлся цветной валунный кремень; изделий из кварцита мало, находки мелового кремня единичны. Техника первичного раскалывания та же, что и в верхнем слое Костенок 1: характеризуется сочетанием призматических и торцовых нуклеусов, включая вторичные ядрища. Первичное расщепление, вероятно, производилось на территории стоянки: собранные нуклеусы позволяют проследить все стадии этого процесса. Как и в верхнем слое Костенок 1, ведущей формой заготовок в Гагарино являются пластины в сочетании с микропластинами. Размеры пластин здесь, однако, несколько уменьшаются, составляя в среднем 5–7 см (более крупных пластин очень мало), что можно объяснить изменением характера сырья. Техника вторичной обработки и набор орудий по сравнению с верхним слоем Костенок 1 менее разнообразен. Так, среди изделий со вторичной обработкой, общим количеством около 1200 экз., отсутствуют листовидные острия.
Две характернейшие для виллендорфско-костенковской культуры группы орудий — наконечники с боковой выемкой и ножи костенковского типа — в Гагарино представлены в значительно меньших количествах (соответственно 39 и 20 экз.) и отличаются они меньшей вариабельностью форм. Так, все наконечники здесь относятся только ко второму типу наконечников с боковой выемкой из верхнего слоя Костенок 1 (этот тип, таким образом, можно назвать «гагаринским» в отличие от первого, «костенковско-авдеевского»). Преобладает, как и в Костенках 1 группа резцов (около 870 экз.), причем соотношение между срединными, угловыми и боковыми резцами здесь примерно такое же, как и в верхнем слое Костенок 1. Скребков свыше 130 экз. Несмотря на некоторое уменьшение размеров (вообще характерное для гагаринской индустрии), здесь опять-таки прослеживается сочетание более крупных орудий с субпараллельными, неретушированными или частично ретушированными краями и миниатюрных. Среди последних встречаются скребки с основанием, приостренным резцовыми сколами (
Значительнее обеднен по сравнению с верхним слоем Костенок 1 и Авдеевской стоянкой состав гагаринского костяного инвентаря (включает преимущественно различного рода иглы, шилья, острия, стержни, наиболее характерные аналоги Костенкам 1 и Авдееву — обломок лопаточки с нарезками по краю и изделие из крупной трубчатой кости птицы; см.: