ถ้ำอัลตามีรา (สเปน: Cueva de Altamira, ทิวทัศน์มุมสูง) เป็นถ้ำแห่งหนึ่งในประเทศสเปน มีชื่อเสียงและความสำคัญเนื่องจากปรากฏภาพเขียนสมัยก่อนประวัติศาสตร์อยู่ภายใน ตั้งอยู่ใกล้กับเมืองซานตียานาเดลมาร์ (Santillana del Mar) ในแคว้นปกครองตนเองกันตาเบรียทางภาคเหนือของประเทศ ห่างจากเมืองซานตันเดร์ (เมืองหลักของแคว้น) ไปทางทิศตะวันตก 30 กิโลเมตร
ถ้ำอัลตามีราเป็นถ้ำหินปูนมีขนาดความลึก 300 หลา ภาพเขียนอันเก่าแก่ภายในถ้ำแห่งนี้ถูกค้นพบโดยบังเอิญในปี ค.ศ. 1869 โดยนายมาร์เซลีโน ซานซ์ เด เซาโตวลา (Marcelino Sanz de Sautuola) นักโบราณคดีสมัครเล่นและเป็นเจ้าของที่ดินบริเวณดังกล่าว วันหนึ่งเขาออกเดินสำรวจตามบริเวณถ้ำต่าง ๆ ในแถบนั้น สังเกตดูลักษณะของถ้ำขนาดใหญ่ถ้ำหนึ่งคล้ายกับเคยมีสิ่งมีชีวิตอาศัยมาก่อน ได้พบร่องรอยบางประการ อาทิ เศษหินและกระดูกสัตว์เก่า ๆ สลักเป็นลวดลายรูปสัตว์ แต่ก็ไม่ได้สำรวจสิ่งอื่น ๆ อีก จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1879 จึงได้กลับมาสำรวจภายในถ้ำร่วมกับลูกสาวอีกครั้งหนึ่ง คราวนี้ความลับที่ถูกปกปิดไว้ด้วยกาลเวลาได้ถูกเปิดเผยขึ้นต่อโลกใบใหม่อย่างที่ไม่มีใครล่วงรู้มาก่อน
ลักษณะเพดานของถ้ำอัลตามีรามีความสูงต่ำไม่เท่ากัน บางแห่งต่ำมากจนถึงกับต้องคลาน โดยเฉลี่ยแล้วความสูงของเพดานไม่มากพอที่จะให้ผู้ใหญ่ร่างสูงยืนสำรวจดูอะไรได้คล่องตัวนัก แต่อุปสรรคดังกล่าวไม่เป็นปัญหาสำหรับลูกสาวของเขา เพราะในขณะที่เขาก้มหน้าก้มตาคุ้ยเขี่ยพื้นถ้ำเพื่อหาหลักฐานทางประวัติศาสตร์อยู่นั้น ลูกสาวก็กำลังยืนแหงนหน้ามองภาพต่าง ๆ ซึ่งมีอยู่มากมายบนผนังและเพดานถ้ำอย่างเพลิดเพลิน เท่ากับว่าเด็กหญิงผู้นี้เป็นมนุษย์สมัยใหม่คนแรกที่ได้เห็นภาพอันล้ำค่าของมนุษย์ยุคดึกดำบรรพ์ เมื่อนายมาร์เซลีโนได้ยินเสียงลูกสาวร้องเรียกให้ดูภาพต่าง ๆ ทำให้เขารู้โดยทันทีว่าเป็นภาพวาดจิตรกรรมชิ้นเยี่ยมของมนุษย์ถ้ำยุคหินเก่าอย่างแน่นอน เขาได้รวบรวมหลักฐานสำคัญในการค้นพบครั้งนี้เสนอต่อที่ประชุมนักมานุษยวิทยาและโบราณคดี ณ กรุงลิสบอน ประเทศโปรตุเกส ในปี ค.ศ. 1880 แต่ได้รับการปฏิเสธจากที่ประชุมด้วยความคิดที่ว่าไม่น่าเป็นไปได้
จากนั้นอีก 16 ปี ต่อมา (ค.ศ. 1896) หลังการสำรวจอย่างจริงจังเกี่ยวกับภาพจิตรกรรมดังกล่าวของนักมานุษยวิทยาและนักโบราณคดี ทำให้พิสูจน์ได้ว่า ภาพเขียนบนผนังและเพดานถ้ำอัลตามีราของนายมาร์เซลีโนนั้นเป็นความจริง เมื่อเทียบกับหลักฐานทางประวัติศาสตร์จากแหล่งอื่น ๆ ที่ค้นพบต่อมาในภายหลัง ภาพวาดในถ้ำอัลตามีราได้รับการยกย่องว่าเป็นผลงานชิ้นเยี่ยม (Masterpiece) เนื่องจากมีความเป็นเลิศทางด้านการแสดงออกและกรรมวิธีความสามารถในการวาดระบาย รวมทั้งความงดงาม ความเข้าใจในสุนทรียภาพของผู้วาดเป็นอย่างสูง
จากบริเวณปากถ้ำลึกเข้าไปประมาณ 30 หลา ปรากฏภาพเขียนจิตรกรรมเรื่อยไปจนจรดก้นถ้ำ ภาพส่วนมากเป็นภาพสัตว์ชนิดต่าง ๆ ที่มีอยู่มากมายในยุคนั้น เช่น กวางเรนเดียร์ วัวไบซัน ม้า มีกิริยาอยู่ในท่ายืนแสดงอาการเคลื่อนไหวไม่แข็งนิ่งอยู่กับที่ รวมทั้งหมด 25 ภาพ แต่ละภาพมีขนาดใหญ่ใกล้เคียงความเป็นจริง มีความสูงโดยเฉลี่ย 5-6 ฟุต โดยที่จิตรกรหรือผู้วาดพยายามเลียนให้เหมือนของจริงตามธรรมชาติให้มากที่สุด วาดด้วยเส้นอันแข็งแรงเด็ดเดี่ยว สีที่ใช้เป็นสีแดงและสีน้ำตาลระบายตัวสัตว์ ตัดเส้นเน้นเป็นบางส่วนด้วยสีดำ และที่น่าอัศจรรย์ใจคือ จิตรกรสมัยก่อนประวัติศาสตร์ผู้วาดภาพเหล่านี้ รู้จักการแก้ปัญหาการทับซ้อนกันของรูปทรง รวมทั้งแสดงถึงความเข้าใจความตื้นลึกของภาพตามหลักการวาดภาพที่มีทัศนมิติหรือสัดส่วนใกล้ไกล (Perspective) ได้อย่างไร
