Die Höhle von Altamira ist ein natürlicher Hohlraum im Felsen, in dem einer der bedeutendsten Bild- und Kunstzyklen der Vorgeschichte erhalten ist.

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 1868 durch Modesto Cubillas und der anschließenden Untersuchung durch Marcelino Sanz de Sautuola wurde sie von den wichtigsten Prähistorikern aller Epochen ausgegraben und untersucht, nachdem ihre Zugehörigkeit zum Paläolithikum anerkannt worden war.

Die Malereien und Gravuren in der Höhle gehören hauptsächlich in die Zeit des Magdalénien und des Solutrien, einige andere in das Gravetien und den Beginn des Aurignacien, letzteres nach den Nachweisen mit Uranreihen. Somit kann man sagen, dass die Höhle über mehrere Perioden hinweg genutzt wurde, insgesamt 22 000 Jahre lang, von vor etwa 35 600 Jahren bis vor 13 000 Jahren, als der Haupteingang der Höhle durch einen Einsturz versiegelt wurde, und zwar während des gesamten Jungpaläolithikums.

Die Höhle von Altamira wurde 1868 von einem asturischen Weber namens Modesto Cubillas (Modesto Cobielles Pérez) entdeckt, der auf der Jagd den Eingang entdeckte, als er versuchte, seinen Hund zu befreien, der auf der Jagd nach Beute in den Spalten einiger Felsen gefangen war.

Damals hatte die Nachricht von der Entdeckung einer Höhle für die Einheimischen nicht die geringste Bedeutung, da es sich um ein Karstgebiet handelt, das von Tausenden von Höhlen geprägt ist, so dass die Entdeckung einer weiteren Höhle nichts Neues war.

Cubillas erzählte Marcelino Sanz de Sautuola, einem wohlhabenden lokalen Landbesitzer und "reinen Amateur" der Paläontologie, dessen Landgut er als Teilpächter bewirtschaftete; dieser besichtigte es jedoch frühestens 1875 und sehr wahrscheinlich erst 1876.

Er besichtigte sie in ihrer Gesamtheit und erkannte einige abstrakte Zeichen, wie z. B. wiederholte schwarze Streifen, denen er keine Bedeutung beimaß, weil er sie nicht für das Werk eines Menschen hielt.

Drei oder vier Jahre später, im Sommer 1879, kehrte Sautuola zum zweiten Mal nach Altamira zurück, dieses Mal in Begleitung seiner achtjährigen Tochter María Sanz de Sautuola y Escalante.

Er war daran interessiert, den Eingang der Höhle auszugraben, um Knochen- und Feuersteinreste zu finden, die den Objekten ähnelten, die er 1878 auf der Weltausstellung in Paris gesehen hatte.

Die Entdeckung der Höhlenmalereien wurde tatsächlich von dem Kind gemacht. Während ihr Vater am Eingang der Höhle blieb, ging sie in die Höhle hinein, bis sie einen Nebenraum erreichte. Dort sah sie einige Gemälde an der Decke und lief zu ihrem Vater, um es ihm zu sagen. Sautuola war erstaunt über die grandiosen Gemälde dieser seltsamen Tiere, die fast das gesamte Gewölbe bedeckten.