El Museo Nacional y Centro de Investigación de Altamira se localiza en Santillana del Mar (Cantabria), junto a la célebre cueva de Altamira. La institución fue creada en 1979 y su edificio actual, obra del arquitecto Juan Navarro Baldeweg, se inauguró el 17 de julio de 2001. El museo combina la conservación y la investigación del arte prehistórico con una amplia labor de difusión.
La cueva de Altamira fue descubierta para la ciencia en 1879 por Marcelino Sanz de Sautuola. Según el relato tradicional, fue su hija María, entonces una niña, quien al levantar la vista reparó en las figuras pintadas en el techo. Sautuola publicó sus hallazgos en 1880, pero la autenticidad y la antigüedad de las pinturas fueron rechazadas por buena parte de la comunidad científica, que las consideró falsificaciones. Solo a comienzos del siglo XX, con nuevos descubrimientos, se reconoció su carácter genuinamente paleolítico. Por su relevancia y estado de conservación, la cueva fue declarada Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en 1985.
La joya del arte de Altamira es el llamado Techo de los Polícromos, un conjunto en el que destaca una manada de bisontes pintados en tonos rojos y negros. Los artistas paleolíticos emplearon las tres grandes técnicas del arte rupestre —el dibujo, el grabado y la pintura— y aprovecharon los abultamientos y relieves naturales de la roca para dar volumen y sensación de movimiento a los animales. Para el color se utilizaron pigmentos minerales: ocres y hematites para los rojos, y carbón y manganeso para los negros. El arte de la cueva se realizó a lo largo de un dilatado periodo del Paleolítico superior, con dataciones que abarcan aproximadamente entre 35.000 y 13.000 años de antigüedad.
Debido a que la afluencia masiva de visitantes ponía en peligro la conservación de las pinturas —por la humedad, el dióxido de carbono y la proliferación de microorganismos—, el acceso a la cueva original quedó fuertemente restringido. Para que el público pudiera seguir disfrutando de este patrimonio, el museo alberga la Neocueva: una reproducción tridimensional rigurosa de la cueva y, en especial, del Techo de los Polícromos, realizada con la máxima precisión científica y técnica. Las pinturas de la Neocueva fueron ejecutadas por Pedro Saura y Matilde Múzquiz reproduciendo las técnicas y los materiales originales.
La Neocueva se integra en la exposición permanente "Los tiempos de Altamira", que muestra las formas de vida, la cultura y el arte de los grupos de cazadores-recolectores del Paleolítico superior a través de centenares de objetos arqueológicos originales. El museo custodia además materiales procedentes de otras cuevas cántabras y desarrolla programas de investigación y conservación del arte rupestre.