La prehistórica Cueva de Altamira ya tiene su réplica en este edificio contiguo, diseñado por el arquitecto Navarro Baldeweg para albergar también un museo, un centro de investigación y otros servicios.
El conjunto museístico consiste en un edificio de inspiración minimalista, perfectamente integrado en el espacio natural contiguo (a unos 200 metros) a la cueva original. Su considerable tamaño se adapta a la pendiente de la ladera mediante planos sucesivos con muros de contención realizados a base de mampostería de piedra dorada. La fachada es, en cambio, de piedra de sillería natural.
Separado en dos áreas diferenciadas, al exterior su aspecto presenta una sucesión de láminas de césped y lucernarios para la iluminación. A los caminos y terrazas que comunican esas dos áreas se accede mediante pequeños escalones tallados.
En el interior, destacan las ingeniosas soluciones técnicas adoptadas para la recreación de la cueva de Altamira, la llamada Neocueva.