Впервые петроглифы были обнаружены в 1972 году М. Кадырбаевым и А. Марьяшевым и обследованы Каратауским отрядом ЮКАЭ в 1974-1975 гг. Было выявлено более 3000 изображений. Наскальные изображения сгруппированы по склонам гор, у подножья хребта Каратау, на высоте около 900 м над уровнем моря. Изображения высечены на больших скальных блоках и плитах, сложенных из алеврито-песчаниковых сланцев. Основная часть петроглифов представлена древними изображениями. На одной из плит сцена с участием верблюдов и людей. В центре высечена большая фигура верблюда-бактриана, достигающая в длину 1,85 м; у верблюда спутаны ноги. Рядом размещены другие фигуры этих же животных, люди в позе адорации с поднятыми вверх руками. Возможно, это сцена, связанная с поклонением верблюду. На плитах урочища запечатлено большое количество лошадей и куланов. Лошади изображались на поводу, с седоками и запряженными в колесницы. Распространенным сюжетом во время создания ранних петроглифов является преследования козлов собаками. Эти петроглифы отличаются удивительной экспрессией. Изображения лишены условности и декоративности, однако черты "звериного стиля" уже угадываются в гравировках.

К числу уникальных можно отнести сцены охоты на птиц. На одной большой плите изображены 4 пеших лучника, стреляющие в птиц (дроф?). Полет стрелы дан в виде сплошных прямых линий, тянущихся к головам птиц. Особенностью сцен, связанных с охотой, является движение. В петроглифах Арпа-Узеня повторяются картины сражений, чаще всего это сцены боя пеших лучников. В некоторых случаях в руках у воинов различаются палица, топоры или чеканы. К числу редких относятся изображения дерева и человека под ним. Петроглифы раннего железа в количественном отношении уступают изображениям поздней бронзы. Они размещены в нижней части основного ущелья. По-видимому, они были выбиты позднее, когда удобные для изображений плиты в центральной части ущелья были уже заняты более древними петроглифами. Значительную часть рисунков составляют поздние изображения лучников на конях, одногорбых верблюдов, всадников с ружьями и охотников, стреляющих лежа из ружей в козлов. В целом в Арпа-Узене можно выделить три основные группы петроглифов: наиболее древние - эпохи поздней бронзы, сакские и поздние гравюры XVIII-XIX вв. В урочище находилось одно из самых долговременных святилищ, функционировавших на протяжении многих веков.