Quelque part en Europe, 35 000 ans avant notre ère. Petite fille Cro-Magnon de cinq ans, Ayla est séparée de ses parents à la suite d'un violent tremblement de terre. Elle est recueillie par le clan de l'ours des cavernes, une tribu Neandertal qui l'adopte, non sans réticence, ayant reconnu en elle la représentante d'une autre espèce, plus évoluée.
Iza, la guérisseuse, Brun, le chef et Creb, le magicien lui enseignent les règles de la vie communautaire, leurs rites, leurs peurs, leurs audaces. Mais Ayla, la fillette blonde aux yeux bleus les surprend par sa puissance de raisonnement qui lui permet de s'adapter, de réagir rapidement et de ne pas être totalement dépendante de son environnement. Une différence qui ne tarde pas à faire d'elle une menace pour tout le clan, et à attiser la convoitise de Brud, le fils du chef...