La Grotta di San Bernardino conserva la testimonianza preistorica più antica di tutto il territorio vicentino, costituita dalle tracce di vita dell'uomo del Paleolitico inferiore, risalente a circa 150-250.000 anni fa. L'uomo della preistoria frequentò a più riprese, anche in epoche più recenti, questo sito, utilizzandolo probabilmente come base per le proprie battute di caccia sui colli e come luogo riparato per la preparazione delle armi e degli strumenti in dura selce e in osso. Ai materiali lavorati, rinvenuti nel corso delle diverse campagne di scavo (grattatoi, raschiatoi, punte e lamelle), si aggiungono poi numerosi resti ossei di fauna che popolava quel territorio, quali il lupo, l'orso bruno, il cervo, il daino e il cinghiale, frammenti di ocra utilizzata come sostanza colorante e una paleosuperficie, costituita da minuscoli ciottoli, sulla quale poggiavano pietre di maggiori dimensioni disposte in circolo, a formare un focolare.
Proprio l'abbondanza dei resti ossei di animali all'interno della cavità naturale fu la causa principale dell'asportazione del suolo e quindi del notevole impoverimento del patrimonio paleontologico e paleoantropologico di San Bernardino. Infatti nel 1890, i Camerini, proprietari del sito in collina, oltre che di estese campagne in pianura e della Villa Pigafetta a Montruglio, in località Palù di Mossano, fecero asportare dalla grotta il ricco materiale fosfatico che, trasportato a valle con una teleferica, venne successivamente disperso e impiegato come fertilizzante nei campi del Palù.
La grotta è dedicata a San Bernardino da Siena che, ospite del convento di San Pancrazio presso Barbarano, predicò tra il 1423 e il 1443 a Vicenza,
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