Gran parte del litoral del Parque posee evidencias arqueológicas de asentamientos dispersos, que fueron utilizados por cazadores - recolectores y pescadores nómadas. Tales vestigios corresponden principalmente a conchales, cementerios, cuevas y núcleos de residencia temporal. En ellos se encuentran artefactos de piedra (puntas de proyectil, raederas, raspadores, percutores, etc.), huesos y en forma aislada, cerámica.
Estos sitios no están abiertos al público, pero es posible observar algunos de estos artefactos en la Administración del Parque.
Importantes aspectos de la historia costera de la Región de Atacama, están representados en el Parque.
Los sucesos a los cuales hacemos referencia se relacionan con el contacto y asimilación de las poblaciones indígenas de la costa, las rutas del desierto de Atacama, las exploraciones mineras del litoral, la Guerra del Pacífico y los asentamientos costeros.
Particularmente importante es la década de 1850 a 1860, en la que se descubrió y comenzó la explotación del mineral de Carrizalillo, cerca de la Quebrada Pan de Azúcar, lo que implicó el nacimiento de la aldea y puerto San José de Pan de Azúcar.
Hoy día, en la Caleta Pan de Azúcar, existen los restos materiales del pasado, representado por objetos, cimientos de casas, algunas bodegas y la fundición.