Hallmundarhellir var rannsakaður af Gísla Gestssyni, safnverði í Þjóðminjasafni Íslands, ásamt Guðmundi Kjartanssyni, jarðfræðingi, árið 1958. Tveimur árum áður, eða árið 1956, hafði Kalman bóndi í Kalmanstungu fundið hellinn. Hellismunninn hafði þá verið hálffullur af sandi. Við rannsókn Gísla og Guðmundar fundust greinilegar mannvistarleifar; mannhlaðnir veggir og varnarveggur við inngang, auk beinabrota (aðallega af kindum og voru beinin þá brotin til mergjar) og hrossatanna. Einnig fundu þeir tvær litlar pjötlur úr kopar eða látuni, ásamt brotnu brýni. Smávægilegar eldleifar, viðarkol og aska fundust á einum stað í hellinum. Rannsakendurnir, Gísli og Guðmundur, benda á að í nágrenni hellisins sé lítill sem enginn gróður svo fé hefur líklega ekki leitað þangað upp á sitt eindæmi. Þó sýna beinaleifar, sem fundust á staðnum, að kindum hefur verið slátrað á staðnum og bendir það til þess að þarna hafi útilegumenn eða skógarmenn hafst fyrir. Erfitt hefur þótt að áætla búsetu í hellinum en miðað við sandfok sem þar hefur safnast saman hefur það verið í það minnsta frá því um 1700, þó líklega fyrr. (Gísli Gestsson, 1960). Árið 2017 fór hópur fornleifafræðinga, þ.á.m. Kevin Smith sem var fremstur í flokki í rannsókn Surtshellis og afhella hans, og Guðmundur Ólafsson sem einnig rannsakaði Surtshelli og Víðgelmi, í könnunarleiðangur í Hallmundarhelli. Var tilgangur leiðangursins m.a. að kortleggja minjarnar í hellinum og taka sýni úr dýrabeinum sem þar fundust til að aldursgreina mannabúsetu í hellinum. Í grófum dráttum breittust upplýsingar lítið, en uppdráttur Gísla af hellinum var að mestu leyti nákvæmur. Minjarnar sjálfar reyndust þó aðeins flóknari en áður hafði verið talið. Beinin sem þar fundust voru t.d. meira dreifð um hellisgólfið og fundust ekki hrossatennur eða gripir í leiðangrinum 2017. Greining á beinunum (sem flestöll voru úr kindum) benti til að þau væru að stórum hluta til úr unglömbum og fullorðnum kindum. Geislakolsaldursgreiningar voru einnig gerðar á beinunum og benda niðurstöður þeirra til þess að hellirinn hafi verið nýttur af og til á tímabilinu 1180 - 1260. Þessar niðurstöður bera því með sér að Hallmundarhellir var ekki í notkun á sama tíma og hinir hellarnir á svæðinu, sem hafa að geyma fornleifar, þ.e. Surtshellir og Víðgelmir. (Kevin P. Smith o.fl., 2019).