Los desprendimientos rocosos están en la génesis de la morfología de la cueva de Altamira y también de su paulatino colapso. No obstante, el desprendimiento que se produjo hace 13.000 años, y que destruyó y taponó la entrada, permitió que el ambiente interno mantuviera una alta estabilidad climática, muy favorable para la conservación del arte rupestre.
Durante el siglo XX este cierto equilibrio cambió por efecto del intercambio de aire con el exterior y las consiguientes oscilaciones de temperatura y humedad a causa de las visitas de cientos de miles de personas. A esto se añadió la construcción de muros, caminos e instalaciones eléctricas para favorecer la visita. La desestabilización del microclima puso en peligro a la cueva, motivando su cierre al público en 1979. En 1982, tras un trabajo de investigación, se reabrió la cueva con un régimen restringido de 8.500 personas al año.
Entre 1997 y 2001 se adoptaron medidas preventivas para controlar los riesgos potenciales derivados de usos nocivos del suelo y de la contaminación ambiental. Se adquirieron terrenos en el área de influencia de la cueva, se suprimieron caminos rurales, instalaciones ganaderas cercanas y se desvió la carretera y el acceso al Museo. Con ello se evitó el aporte de materias contaminantes al interior de la cueva por la acción de las aguas de infiltración o por la atmósfera. Por criterios de conservación preventiva la cueva se cerró al público en 2002.
Entre 2012 y 2014 se desarrolló el Programa de Investigación para la Conservación Preventiva y Régimen de Acceso a la Cueva de Altamira, impulsado por la Secretaría de Estado de Cultura del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (MECD), según lo acordado por el Patronato del Museo de Altamira. El objetivo fue determinar el impacto que la presencia humana tiene sobre la conservación de las pinturas, con el fin de decidir si es compatible su adecuada conservación con un régimen de visita a la cueva y elaborar un plan de conservación preventiva.
En marzo de 2015 el Patronato del Museo Nacional y Centro de Investigación de Altamira acordó un régimen de acceso controlado y limitado que se había iniciado en el marco del Programa de investigación. Se trata de un estricto régimen de acceso de cinco personas a la semana.