Die Altamira-Ausstellung ist eine Nachbildung der steinzeitlichen Deckenmalerei von Altamira, einer Höhle in Nordspanien, die heute für den allgemeinen Besucherverkehr geschlossen ist.

1879 wurde Altamira als erste Höhle mit Malereien der Steinzeit entdeckt. Damals konnte man noch kaum glauben, dass die Malereien so alt sind, etwa 15 000 Jahre alt, wie wir heute wissen. Man stellte sich - durch Darwins Evolutionstheorie geschult - die frühen Menschen noch eher als Halbaffen vor, die weder zu hohen geistigen noch zu künstlerischen Leistungen fähig seien. So erklärte man die Bilder von Altamira prompt zur Fälschung. Erst die Entdeckung weiterer Steinzeithöhlen, deren Bilder durch den Fundzusammenhang sicherer datiert werden konnten, und weitere Forschungen brachten den Nachweis ihrer Echtheit.

Die Malereien sind in der letzten Epoche der Altsteinzeit (Paläolithikum), im Jungpaläolithikum entstanden. Zu sehen sind Tiere, die in der Eiszeit gelebt haben – ein Pferd, Hirschkühe und vor allem Bisons – sowie abstrakte Zeichen. Die Bilder sind mit braunen, gelblichen und roten Ockerfarben, schwarzer Manganerde und Kohleschwarz gemalt, teilweise auch graviert. Insbesondere bei den Bisons sind die Farben in vielfältigen Tönen abgestuft, so dass die Tiere erstaunlich plastisch und realistisch wirken. Die liegenden Bisons sind auf natürliche Felsbuckel gemalt und erscheinen dadurch zugleich als Malerei und Relief.

Im Raum vor der Altamira-Höhle geben Texttafeln allgemeine Einführungen zur gesamten Epoche der Steinzeit, zu ihrer Kunst (Nachbildung des Steinreliefs »Venus von Laussel«) und insbesondere zur Höhlenmalerei. In die Höhle selbst führt eine Eingangsschleuse, die den dunklen Raum vom Tageslicht abtrennt und mit einer Kältefalle das gleichbleibend kühle und feuchte Höhlenklima imitiert, durch das sich die uralten Bilder bis heute erhalten konnten. Die vielen Besucher, die die Bilder in der Originalhöhle sehen wollten und mit sich Wärme in den Höhlenraum brachten, wurden zur Gefahr für sie. Die Höhle wurde deshalb für das allgemeine Publikum geschlossen und ist nur nach langfristiger schriftlicher Anmeldung zu besichtigen. Tafeln im Innern informieren über die originale Höhle und das komplizierte, vom Deutschen Museum erarbeitete Verfahren der form- und materialgetreuen Nachbildung.