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En el caso de Altamira, la época de utilización del yacimiento corresponde a un espacio de tiempo corto perteneciente a los comienzos del interestadial (18.000-15.500 BP). La metodología tradicional para la datación del arte rupestre se apoyaba exclusivamente en criterios técnicos y estilísticos, organizados en el tiempo gracias al estudio de las superposiciones y de los paralelos entre figuras rupestres y objetos muebles, éstos últimos datados en las excavaciones por su procedencia de niveles arqueológicos intactos.
Las superposiciones proporcionan tan sólo una cronología relativa (el orden de ejecución de las figuras). En el caso de Altamira sólo pueden seguirse, aún así con ciertas limitaciones, en el panel principal. De su revisión y de las dataciones absolutas de que hablaremos más adelante podemos concluir tres grandes etapas, las dos últimas conectadas por significativos elementos de continuidad:
· Serie roja. Manchas y restos de pintura. Improntas
de manos en positivo y negativo. 
Dibujos
lineales en rojo, tintas planas con caracteres de estilo II (hocico
en "pico de pato", etc.). Se concentra en la llamada
"sala I" (la de los polícromos) y representa
cabras, caballos y signos.
· Serie negra. Figuras lineales en negro
y grabados con zonas de modelado
interior semejantes a los famosos omóplatos tipo Altamira-El
Castillo. En este caso aparecen a lo largo de toda la cueva: galerías,
"Hoya" y "Cola de Caballo". Los temas más
representados son ciervas, caballos, bisontes, signos cuadrangulares
y los elementos añadidos a las "máscaras".
· Conjunto sincrónico de grandes polícromos,
asociados y repasados con 
grabado.
Compuesto casi exclusivamente por los famosos bisontes, 
aunque además hay al
menos una cierva y un caballo, En los espacios intermedios se
sitúan algunas figuras modeladas en negro, que las dataciones
AMS presentan como efectuadas con posterioridad.
De los colorantes se han conseguido fechas en tres grupos de figuras: la "serie negra" (en torno a 16.480-15.440 años antes del presente), los polícromos (14.500-14.700) y uno de los pequeños bisontes negros posteriores (c. 13.500). Las dataciones absolutas obtenidas por AMS a partir de varias muestras de colorantes del "gran panel" (dos bisontes polícromos y uno modelado en negro), galería IV (un trazo negro infrapuesto a un grabado con modelado interior), "La Hoya" (una cierva) y la "Cola de Caballo" (signos tectiformes, marcas negras) permiten situar en el tiempo al menos las fases b) y c) antes reseñadas. Los resultados son los siguientes:
Referencia Figura Datación
GifA 91178 Bisonte monocromo 13.570±190 BP.
GifA 91249 14.410±200 BP.
GifA 96067 14.800±159 BP.
GifA 91179 Bisonte polícromo XXXVI 13.910±170 BP.
GifA 91254 14.710±200 BP.
GifA 96060 14.800±150 BP.
GifA 96071 Bisonte policromo XXXIII 14.330±190 BP.
GifA 91330 14.250±180 BP.
GifA 96071 14.820±130 BP.
GifA 96059 Trazo galería IV (bajo grabado) 14.650±140
BP.
GifA 96062 Cierva en negro de "La Hoya" 15.650±180
BP.
GifA 91185 Signo de la "Cola de Caballo" 15.440±200
BP.
GifA 96061 Trazos negros "Cola de Caballo" 16.480±210
BP.
La serie es consecuente con la cronología del Solutrense
y del Magdaleniense cantábricos. En el caso del nivel magdaleniense
de Altamira, es importante valorar la datación obtenida
de un omóplato con una cabeza de cierva grabada y sombreada
interiormente (14.480±250 BP.), de acuerdo con una convención
presente en otros yacimientos cantábricos y, en concreto,
en las paredes de esta misma cueva. Una de esas figuras parietales
se encuentra en Altamira por debajo del trazo de la galería
IV fechado en el 14.650 BP.
En resumen, puede decirse que las pinturas se encuentran en relación
con su depósito 
arqueológico,
y que todo ello se corresponde con el momento de apogeo del arte
rupestre y mobiliar del Magdaleniense Cantábrico, en un
horizonte ligeramente anterior al representado en las cuevas de
Tito Bustillo, Ekain, Altxerri, Santimamiñe, Las Aguas,
Castillo "e", Llonín, etc.
