Es war die Neugierde einiger Jugendlicher, welche zu der Entdeckung der Höhlenbilder von Santimamiñe geführt hat. Sie gingen in die Kaverne und nachdem sie etwa 60m liefen, sind sie eine seitlich liegenden engen Gang hoch geklettert, bis sie die Kammer erreichten, wo sich die Hauptgruppe der Malereien der Höhle befindet. Heutzutage steht eine metallische Treppe zur Verfügung, so dass der Zugang zu diesem Ort einfacher ist. Die Kammer ist ohne diese Treppe nur durch ein schweres Klettern zu erreichen.

Einer dieser Jugendlichen, erzählte seinem Professor über die Entdeckung. Die Nachricht kam Jesús Guridi zu Ohren, einem berühmten Musikkomponist im Baskenland, der sie an die Diputación, Regierung der Provinz Bizkaia, weiterleitete. Diese Behörde wurde für die weiteren Arbeiten dieses Fundes zuständig, und entschied sich für die Schließung der Höhle, um Schäden an den Höhlenmalereien zu vermeiden.

Der Anfang des zwanzigsten Jahrhundert war ein Zeitraum in dem viele Höhlen mit paläolitischen Wandkunst entdeckt wurden. Nach den ersten Entdeckungen in der Dordogne Ende des XIX. Jh. wurde die Echtheit von der Höhle Altamira bestätigt und ihnen folgten weitere zahlreiche Befunde in den zwei ersten Jahrzehnten des XX.Jh. Zu diesen gehört auch die Entdeckung von Santimamiñe im Jahre 1916.