Η λειτουργία του λατομείου στο σπήλαιο φαίνεται ότι σταμάτησε περίπου τον 2ο αιώνα μ.Χ. Ωστόσο, από τον 6ο αιώνα μ.Χ. και για τα επόμενα χίλια χρόνια, το σπήλαιο και ο άμεσος περιβάλλων χώρος του μετατράπηκαν σε καταφύγιο ασκητών και μοναχών, εξαιτίας των οποίων μνημονεύεται ως Σπήλαιο Αμώμων (άμωμος: ηθικά αμόλυντος, αγνός). Σε αυτήν την περίοδο χρήσης χρονολογούνται οι ανάγλυφες μορφές (αγγέλων, σταυρών, αμπέλου, αετών) και οι επιγραφές που κοσμούν τον νοτιοανατολικό βράχο της εισόδου του σπηλαίου. Κατά τον 10ο -11ο αιώνα κατασκευάστηκαν στο ανατολικό άκρο της εισόδου το σφηνωμένο μέσα στον ασβεστόλιθο ναΰδριο του Αγίου Σπυρίδωνα και το ναΰδριο του Αγίου Νικολάου. Την ανέγερση ακολούθησε η τοιχογράφησή τους, η τελευταία φάση της οποίας χρονολογείται στο δεύτερο τέταρτο του 13ου αιώνα (1233-1234). Δίπλα και δυτικά των εκκλησιδίων διακρίνονται κατάλοιπα δεξαμενών νερού, ενώ μπροστά από αυτά διασώζεται μικρό τμήμα τείχους που κατασκευάστηκε μεταγενέστερα για την οχύρωση της εισόδου του σπηλαίου και γκρεμίστηκε μετά το 1836, όταν το λατομείο επαναλειτούργησε για σύντομο χρονικό διάστημα. Στα μέσα του 19ου αιώνα το σπήλαιο συνδέθηκε με τη δράση του διαβόητου λήσταρχου Χρήστου Νάτσιου (Νταβέλη). Ο χώρος αποτέλεσε τόπο επισκέψεων περιηγητών από τον 17ο αιώνα και αγαπημένο εκδρομικό προορισμό των Αθηναίων από τα μέσα του 19ου αιώνα. Εκτεταμένες εργασίες αναστήλωσης και στερέωσης πραγματοποιήθηκαν στα δύο ναΰδρια και στις τοιχογραφίες τους από το 1963 έως το 1972. Οι τοιχογραφίες του 13ου αιώνα αποτοιχίστηκαν και ορισμένες εξ αυτών εκτίθενται σήμερα στο Βυζαντινό και Χριστιανικό Μουσείο. Το σπήλαιο δεν αποτελεί οργανωμένο αρχαιολογικό χώρο.