El santuario rupestre de la cueva fue descubierto en 1916 por un grupo de jóvenes; un año después, H. Breuil verificó el conjunto, para el que propuso una cronología del Magdaleniense antiguo, e incluso localizó figuras nuevas.

Las figuras se distribuyen en tres ámbitos de la cueva:

• el salón previo a la cámara de pinturas
• el santuario
• y la sala nueva de pinturas.

En total, son casi medio centenar, pintadas al carbón y/o incisas, atribuidas a las etapas medias del período Magdaleniense, con una datación aproximada entre 14 500 y 12 000 años antes del presente.
El conjunto artístico de Santimamiñe está compuesto por:

• treinta y dos bisontes,
• siete cápridos,
• seis caballos,
• un oso,
• un ciervo
• y restos incompletos de otras figuras.