1879. Entre las verdes colinas y los picos rocosos de la costa de Santander, María Sautuola (Allegra Allen), una niña de 9 años, y su padre, Marcelino (Antonio Banderas), un arqueólogo aficionado, descubren algo extraordinario que cambiará la historia de la humanidad para siempre: las primeras pinturas prehistóricas encontradas hasta entonces: unos impresionantes bisontes al galope trazados con gran detalle.

Pero la madre de María, la dulce y devota Conchita (Golshifteh Farahani), no es la única perturbada por este descubrimiento. La iglesia Católica considera que la afirmación de que las pinturas sean obra de prehistóricos “salvajes” es un ataque a la verdad bíblica. Y, sorprendentemente, la comunidad científica liderada por el prehistoriador Émile Cartailhac (Clément Sibony) también acusa de fraude a Marcelino y a su descubrimiento.

El mundo idílico de María se derrumba y sus intentos por ayudar sólo empeoran las cosas. La familia entra en una fuerte crisis y cierra la cueva. Será necesario todo el amor que se tienen para encontrar el camino hacia la redención y el reconocimiento.