Grotte côtière du versant sud du promontoire, accessible à pied par le même sentier qui mène à la Grotta delle Capre et à la Grotta dell’Impiso, dans la zone appelée Quarto Caldo. Comme les cavités voisines, elle a livré des témoignages de fréquentation préhistorique et contribue, avec la grotte Guattari et la Grotta delle Capre, à faire du promontoire du Circeo l’un des sites de référence au niveau international pour l’étude de l’homme de Néandertal et de ses traces dans le Latium méridional.
La grotte du Fossellone, accessible depuis le centre historique par la Via del Faro, se trouve à environ 200 mètres à l’ouest de la Grotta delle Capre et doit son nom à sa large ouverture circulaire, due à l’effondrement de la voûte, qui a créé un espace très évocateur en forme de gouffre, visitable depuis la terre et la mer. Les premières recherches furent menées par Alberto Carlo Blanc, et la stratigraphie se révéla aussitôt très intéressante par la quantité d’outils et de fossiles découverts. Après une interruption due à la Seconde Guerre mondiale, les fouilles reprirent en 1947, en se concentrant sur les niveaux supérieurs (de 1 à 11). Elles atteignirent ensuite les niveaux inférieurs (de 11 à 51), jusqu’à la couche la plus profonde de la paléosurface, une plage marine tyrrhénienne déposée lors du dernier interglaciaire (il y a environ 130 000 à 120 000 ans). Au-dessus d’une couche riche en mollusques tyrrhéniens repose un épais dépôt continental avec une séquence archéologique allant du Paléolithique moyen (l’époque de l’homme de Néandertal) à la fin du Paléolithique supérieur (l’époque de l’Homo sapiens). Le remplissage compte 51 couches, sur une épaisseur totale de 14 mètres. Les dix premières ne présentent aucune trace humaine ; celles-ci apparaissent entre les couches 41 et 23, avec une industrie moustérienne produite par l’homme de Néandertal. Après une couche intermédiaire d’argile stérile, la n° 22, qui marque le passage visible de l’ère de Néandertal à celle de l’Homo sapiens, la couche 21 livre une industrie aurignacienne, culture lithique des premiers Sapiens arrivés en Europe. Les outils de la grotte du Fossellone furent tirés de petits galets de silex selon une technique propre au territoire du Circeo. Ces particularités poussèrent Blanc à proposer le nom de « Circéien » pour cette culture aurignacienne sur galets exclusive de la région pontine.
