El mejor ejemplo de arte rupestre de España, las maravillosas pinturas prehistóricas de bisontes, caballos, ciervos y otros animales que alberga la cueva de Altamira, situada 2,5 km al suroeste de Santillana del Mar, fue descubierto en 1879 por el historiador y científico cántabro Marcelino Sanz de Sautuola y su hija María Justina, que entonces tenía ocho años. En el 2002 Altamira había atraído tantísimas visitas que la cueva tuvo que cerrar para prevenir el deterioro de las pinturas rupestres. Una réplica de la misma en el museo permite hoy que todo el mundo aprecie estos inspirados dibujos de entre 13 000 y 35 000 años de antigüedad. Estas fascinantes ilustraciones en carbón y ocre destacan particularmente por representar animales totalmente coloreados en lugar de contornos de animales (como en otras cuevas cántabras).
Desde el 2014 las autoridades de Altamira permiten que cinco afortunados visitantes, seleccionados por sorteo, visiten la auténtica cueva de Altamira cada viernes por la mañana. Toda la gente que visita el museo los viernes antes de las 10.30 puede solicitar el formulario de inscripción. El sorteo se celebra a las 10:40.
