Первоначально предполагаемый возраст — 25 тыс. лет[3]. Однако даты, полученные в разных лабораториях довольно сильно отличаются, но находятся в пределах брянского или средне-валдайского интерстадиала (молого-шекснинского межледниковья) Валдайского оледенения. По данным исследований Оксфордского университета возраст парного погребения оценивается в 28700—29900 календарных лет назад, серия дат, полученная в Университете Аризоны — 30600—31700 календарных лет назад, дата, полученная в Кильском университете — около 30500 календарных лет назад[4].
В 2012 году датирование, основанное на современных методах очистки образцов дало для слоя значение 30 100 ± 400 (ОхХ-2395-8) радиоуглеродных лет или калиброванная дата 34 611—33 989 л. н. Для погребения могилы 3 получено значение 30 000 ± 550 (ОхХ-2395-7) радиоуглеродных лет или калиброванная дата 34 654—33 678 л. н., что, скорее всего, ближе реальному времени функционирования Сунгирьской стоянки
Палеогенетики обследовали шестерых сунгирцев (SI-SVI). У палеолитических образцов Sunghir 1, Sunghir 2, Sunghir 3 и Sunghir 4 (34,6—33,7 тысяч лет назад) определена Y-хромосомная гаплогруппа C1a2