Les peintures préhistoriques sont reconnues pour avoir traversé le temps et pour avoir été principalement réalisées à partir de pigments minéraux rouges, jaunes (à base d’oxydes et d’oxyhydroxydes de fer) ou noirs (à base d’oxydes et d’oxyhydroxydes de manganèse) ou à partir de matière carbonée noire. Identifier la nature de ces pigments n’est plus véritablement un défi avec les connaissances actuelles et les méthodes analytiques qui peuvent se déplacer sur les sites. Pourtant les recherches centrées sur les matières colorantes utilisées par les sociétés passées restent un défi pour accéder à une meilleure compréhension des savoir-faire et des techniques mobilisés pour identifier, extraire et transformer les matières premières colorantes. Accéder à ces connaissances sur la production de la couleur permet d’aborder la question de leur chronologie et la place de ces sites ornés à la fois au sein de leur environnement physique et des sociétés anciennes. Pour répondre à ces enjeux de connaissance, l’approche intégrée des sites ornés s’avère indispensable et s’appuie sur une dynamique interdisciplinaire en mobilisant les champs de l’archéologie, des sciences des matériaux et des géosciences. En effet, il est nécessaire de rechercher les indices contenus dans les différents vestiges de matières colorantes et d’interroger le support et ses altérations pour accéder à la fois aux techniques de préparation et aux stratégies d’approvisionnement. Au travers d’exemples d’études de sites d’art schématique holocène (Alpes françaises et pourtour méditerranéen) et d’un site orné par les premières nations à l’ouest du Canada, nous verrons en quoi la physico-chimie des matières colorantes permet de comprendre ces sociétés du passé.