A dos kilómetros de Santillana del Mar se abre uno de los mayores testimonios del arte paleolítico descubiertos en el mundo, la Cueva de Altamira. La orografía de toda esta zona ha posibilitado la formación, gracias a la erosión kárstica, de multitud de cuevas, cavidades y simas. La impresionante belleza de las pinturas fue objeto de polémica porque se consideraba imposible que fueran debidas a la actividad artística de los cazadores del paleolítico.

De origen magdaleniense, la perfección de las representaciones de Altamira es sorprendente. La sensación de realismo se consigue gracias al aprovechamiento de los contornos naturales de la roca, la viveza de sus colores y la técnica del dibujo, en la que primero se trazaban los contornos en negro y después se aplicaba el color resaltando con ello los detalles anatómicos gracias a la aplicación de diferentes tonos de rojo, amarillo y pardo. En la Cueva, una gran sala de pinturas, la sala de polícromos, concentra gran parte de las representaciones pictóricas. En su techo se representan, dotadas de asombroso movimiento, casi un centenar de animales y signos, en su mayoría bisontes, ciervos, caballos, cabras y bóvidos, creando una composición de magistral belleza.

Declarada Patrimonio de la Humanidad y temiendo por la conservación de las pinturas, Altamira fue cerrada al público y abierta posteriormente con acceso restringido. El largo periodo de espera para visitarla hizo que se creara una réplica, fiel reproducción de la original, incluida en el Museo nacional y centro de investigación de Altamira. Desde 2002, la cueva original permanece cerrada por razones de investigación.