Declarada Patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 1985, es el más importante conjunto de arte paleolítico de España. La cueva, situada a sólo dos kilómetros de Santillana del Mar, fue descubierta en 1876 por el explorador Marcelino Sanz de Sautuola. De morfología irregular y unos 270 metros de desarrollo, presenta una serie de salas con grabados y pinturas cuyo origen se sitúa 14.000 años a.d.C., aunque la producción artística fue escalonada en el tiempo.

Debido a la gran afluencia de visitantes desde su apertura en 1924 –cuando se declaró Monumento Nacional-, las pinturas fueron deteriorándose y su microclima fue modificado, lo que obligó a su cierre definitivamente al público en 2001. Junto a la entrada de la cueva original se ha levantado un soberbio complejo compuesto por un museo didáctico –que expone objetos de Altamira y otras cuevas de la zona, como El Pendo o El Castillo, en Puente Viesgo–, un centro de investigación y la Neocueva, una sala de 1.600 m2 que presenta una réplica exacta de la sala de los bisontes – el Gran Techo Polícromo de Altamira, considerada la Capilla Sixtina del arte rupestre– y recrea el hábitat de los cavernícolas del Paleolítico Superior. En el museo también organizan talleres de Tecnología Prehistórica.