Дени́сова пеще́ра (алт. Аю-Таш) — пещера в Солонешенском районе Алтайского края России, природный и археологический памятник. Здесь были впервые найдены ископаемые останки вымершего подвида людей — денисовцев. Является важным туристическим объектом. Включена в список всемирного наследия ЮНЕСКО.
Пещера расположена в правом борту долины реки Ануй в 6 км ниже по течению от села Чёрный Ануй, в 1,8 км ниже её левого притока — реки Каракол и в 40 км выше по течению районного центра Солонешное Алтайского края. В 15 км ниже по течению Ануя от Денисовской пещеры находится раннепалеолитическая стоянка Карама. Высота Денисовой пещеры над уровнем моря — 670 м, над современным уровнем реки — 28 м. Вход в пещеру экспонируется на юго-западную и западную части подножия горы Сосновой (Бабки) в составе Ануйского хребта. Пещера горизонтального типа, с широким входом, расположенная близко к воде, на протяжении многих тысячелетий она служила надёжным укрытием для людей и животных. Пещера легкодоступна для человека, не имеющего специальной спелеологической или альпинистской подготовки, что способствует большой популярности объекта у туристов.
Площадь пещеры 270 квадратных метров, длина 110 метров. Наибольший интерес для археологов представляет предвходовой грот. Вход в него овальной формы, размеры в среднем 32×7 м, он имеет юго-западную экспозицию. Ширина и высота по мере удаления от предвходовой части увеличиваются и в наиболее широкой его части составляют приблизительно 10—11 м. Грот имеет несколько ответвлений, два из которых являются непосредственным продолжением пещеры. В верхней части грота находится сквозное отверстие диаметром чуть более 1 метра. Благодаря ему центральная, наиболее обширная и удобная часть грота освещена, это отверстие также обеспечивает зимой прекрасную дымовую тягу. Грот в течение всего года остаётся сухим, хотя температура воздуха близка к наружной. Он всегда был хорошим естественным убежищем для человека и животных, защитой от ветра и дождя.
Существуют две версии относительно названия пещеры. Согласно первой, в конце XVIII века в пещере поселился святой старец-старообрядец Дионисий, ведший отшельнический образ жизни. Согласно другой, неподалёку от пещеры были угодья пастуха Дениса, укрывавшегося здесь во время непогоды.
Сведения о Денисовой пещере встречаются уже в изданиях XIX века: о пещере, как не представляющем никакого интереса объекте, писал миссионер В. И. Вербицкий. В 1926 году во время путешествия по Алтаю пещеру посетил художник Н. К. Рерих.
Для науки пещера была открыта в 1977 году Николаем Оводовым, которым были заложены два первых разведочных шурфа и сделаны обмеры пещеры. В 1978 году пещеру осмотрела группа археологов во главе с академиком А. П. Окладниковым.