La grotte des Trois-Frères est située sur la commune de Montesquieu-Avantès dans le terroir de Volvestre (nord du Couserans dans le piémont pyrénéen), dans le département de l'Ariège, en région Occitanie, France.

C'est une grotte ornée, dite grotte-sanctuaire, du Magdalénien (Paléolithique supérieur), qui a livré peu de mobilier. Mais elle abrite la figure iconique du « chamane dansant », et ses plus de 1 300 gravures et peintures représentent plus de la moitié de l'art pariétal des Pyrénées ariégeoises. L'abbé Breuil (1952) la classe parmi les six géants de l'art pariétal préhistorique.

Elle fait partie du réseau karstique des grottes du Volp, un site classé incluant la grotte d'Enlène, une des plus riches grottes des Pyrénées ariégeoises en mobilier magdalénien avec notamment de nombreuses plaquettes gravées, et la grotte du Tuc d'Audoubert, qui a livré le très célèbre « groupe statuaire des bisons d'argile », nombre de peintures pariétales et d'objets décorés ou non.
Ces trois grottes font partie du réseau de grottes ornées de la chaine pyrénéo-cantabrique et ne sont pas ouvertes au public.