Esta etapa se identifica con el uso de útiles de piedra tallada y otras materias primas orgánicas: hueso, cuerno, madera, cuero, fibras vegetales; para construir diversos artefactos. las herramientas líticas eran gruesas, pesadas, toscas y difíciles de manejar, pero a lo largo del tiempo fueron haciéndose cada vez más ligeras, pequeñas y eficientes. El hombre del Paleolítico era nómada.

Tradicionalmente el Paleolítico se ha dividido en tres períodos:

La economía paleolítica era depredadora, del tipo caza-recolección y con ella cubrían sus necesidades básicas: comida, leña y materiales para sus herramientas, ropa o cabañas. La caza fue poco importante al principio del Paleolítico, predominando la recolección y el carroñeo. A medida que el ser humano progresó física y tecnológicamente la caza fue cobrando mayor importancia:

Los primeros homininos, incluidos los australopitecos y Homo habilis apenas eran capaces de cazar. Vivían de la recolección de vegetales comestibles (tubérculos, raíces, cortezas y brotes tiernos, frutas y semillas); de capturar pequeños animales (insectos, reptiles, roedores, polluelos, huevos...) y de animales muertos o enfermos que encontraban (carroña, sobre todo). Eran animales oportunistas.
Los Homo erectus ya cazaban, pero su verdadera base alimenticia siguió siendo la recolección y la carroña, así como las capturas oportunistas y/o con trampas.
Los verdaderos homininos cazadores son Homo heidelbergensis, Homo neanderthalensis y Homo sapiens que, sin embargo, nunca dejaron de comer vegetales, pequeños animales o carroña. Una prueba clara de que este hominino cazaba, son las lanzas de madera de Schöningen, con 400,000 años de antigüedad. Los neandertales y H. sapiens también aprendieron a pescar por medio de arpones, redes o anzuelos.

En esencia, las técnicas de fabricación de utensilios no cambiaron demasiado a lo largo del Paleolítico, a pesar de la multitud de culturas que han llegado a diferenciarse; lo que sí se produjo fue un proceso de perfeccionamiento más o menos constante en la obtención de las formas deseadas.

Los útiles de piedra se fabricaron por medio de diversas técnicas de talla, entre las que destaca la percusión: se golpeaba el núcleo de una roca de rotura concoidea (cuarzo, cuarcita, sílex, obsidiana, etc.) con un percutor de piedra (percutor duro) o de cuerna de cérvido (percutor blando o elástico), para dar forma a las herramientas líticas. En el Paleolítico superior se llegó a tallar la piedra por presión, además de por percusión, consiguiendo un mayor control sobre el resultado. En ambos casos se obtenían filos cortantes o, bien, esquirlas afiladas denominadas lascas. Inicialmente se fabricaban herramientas de piedra muy simples, los cantos tallados; después aparecieron los bifaces o «hachas de mano», que servían para hacer de todo: cortar, cavar, romper o perforar; más adelante, los útiles se especializaron, apareciendo las raederas (para curtir pieles), los cuchillos (para desollar animales), las puntas de lanza de piedra, etc.

Los hábitos de las culturas del Mesolítico eran básicamente nómadas, con asentamientos estacionales de invierno y campamentos de verano, aunque en algunas regiones costeras europeas y en el Próximo Oriente (allí donde encontraron recursos suficientes y regulares) comenzaron a vivir de una manera más sedentaria. Esto fue posible gracias a la ampliación del espectro alimentario, que incluyó una gran variedad de alimentos que los especializados cazadores del Paleolítico superior no consumían. Relacionado con estos cambios de dieta estaría la mayor diversificación, especialización y cantidad de utensilios líticos, así como la desaparición de la pintura rupestre figurativa paleolítica, reemplazada por un arte más abstracto.

Mesolítico se reservaría para aquellas sociedades de cazadores-recolectores que por sí solas, debido a sus propios procesos internos a lo largo del tiempo, terminan transformándose en agricultores.
Epipaleolítico sería de aplicación a aquellas otras que sólo cambian su economía depredadora por una productora debido a influencias externas (contactos con pueblos ya neolitizados).

Mesolítico se reservaría para aquellas sociedades de cazadores-recolectores que por sí solas, debido a sus propios procesos internos a lo largo del tiempo, terminan transformándose en agricultores.
Epipaleolítico sería de aplicación a aquellas otras que sólo cambian su economía depredadora por una productora debido a influencias externas (contactos con pueblos ya neolitizados).

El Mesolítico comenzaría con la transición del Pleistoceno al Holoceno, hace unos 12 000 años, y finalizaría con la aparición de los modos de vida productores, cuya cronología varía mucho de unas regiones a otras y de un continente a otro.

Esta época estuvo marcada por la finalización del último periodo glacial y la progresiva implantación de un clima templado/cálido que permitió el aumento de los bosques y la biodiversidad, aunque también provocó la inundación de amplias zonas costeras. Cambios que influyeron necesariamente en el comportamiento y en la cultura material de los humanos de la época.

La retirada de los hielos en Eurasia y América del Norte provocó la formación de extensas praderas temporales que fueron sustituidas por frondosos bosques. Alrededor de los trópicos se crearon amplias fajas esteparias y/o semidesérticas. Como consecuencia de estos cambios ecológicos y, posiblemente, de la presión cinegética del Homo sapiens, la megafauna pleistocénica se extinguió, aunque mamíferos como el reno y el bisonte emigraron hacia latitudes más nórdicas. Prosperaron animales de costumbres forestales y menos gregarias, cuya caza resultaba más compleja: el ciervo, el alce o el jabalí.

Al desaparecer o emigrar los animales que suponían la base de la dieta humana en el Paleolítico superior, el espectro alimentario tuvo que ser ampliado. Para cazar las especies forestales el hombre debió utilizar perros, el primer animal que domesticó, ya a finales del Paleolítico superior en Europa occidental. La dieta se diversificó enormemente, incluyendo entonces otros pequeños mamíferos y aves como los gansos, tordos, faisanes, palomas, etc. La recolección de frutos y raíces se extendió, y aumentó espectacularmente el consumo de caracoles y conchas, como lo demuestran los enormes concheros de la vertiente atlántica europea y los caracoleros de las cuevas pirenaicas. También se comenzó a desarrollar la pesca fuera de la costa, en mar abierto.

Se fabricaron trineos, en un principio tirados por hombres y luego por perros, y canoas hechas con pieles o cortezas de árboles. De la corteza del abedul extraían un producto utilizado como pegamento. Aunque en Europa nunca se abandonaron del todo las cuevas, se construían también chozas de troncos y ramas a orillas de los ríos, en las cuales vivían al aire libre, y de los que se conservan pocos vestigios, pero en cuyos emplazamientos se localizan objetos de piedra tallada; tales lugares son conocidos como "talleres de sílex". En lugares costeros ricos en pesca y marisco se establecieron los primeros asentamientos permanentes de gran tamaño.

La industria lítica muestra una clara tendencia a la fabricación de pequeños utensilios adaptados a las nuevas situaciones y usos, muy especializados, los microlitos. Estos eran utilizados para la recolección de moluscos y para su apertura, como puntas de flecha, raspadores, buriles, etc. Las armas más abundantes fueron los arcos, hechos de madera y tendones animales, con flechas que incorporaban en su punta microlitos de variadas formas geométricas: triángulos, trapecios, etc. También se usaron flechas manufacturadas enteramente en hueso, en asta o en madera.

En el Próximo Oriente se produjo un aumento en la densidad de la población, que comenzó a hacerse más sedentaria. En la que se conoce como cultura natufiense ya se anticipaban los grandes cambios del Neolítico. Eran cazadores-recolectores altamente especializados en la caza de la gacela y en la recolección de cereales silvestres, que almacenaban en silos situados en campamentos base ocupados durante todo el año. Éstos estaban formados por aglomeraciones de viviendas circulares, semiexcavadas en el suelo, de una sola habitación y probablemente construidas con troncos y ramas. Utilizaban molinos y morteros de piedra de gran tamaño (algunos de ellos decorados en sus bordes), hoces y cuchillos de hueso adornados con figuras de animales, y enterraban a sus muertos en necrópolis cercanas a los poblados (en cuevas) o bajo el suelo de las casas. En los ajuares de estos enterramientos se comienzan a apreciar diferencias sociales que pueden estar relacionadas con una incipiente jerarquización y desigualdad social, inexistentes hasta el momento, pero que tendieron a aumentar en los siguientes períodos.

El arte se volvió conceptual y racionalista, basado en lo geométrico abstracto. La cultura aziliense de la cornisa cantábrica y del Pirineo francés nos ha deparado abundantes cantos rodados decorados con seriaciones de bandas, puntos, ramiformes, etc., de carácter abstracto, y a los que se les otorga un significado mágico/simbólico. La cultura natufiense destaca, entre otras cosas, por sus características representaciones de animales en morteros de mano, mangos de hoz o cuchillos, o sea, por su arte mueble.

En el Levante español grupos humanos dejaron pinturas que muestran una evolución del arte rupestre hacia modelos más esquemáticos, que representaban movimiento. En las paredes de los abrigos rocosos estos hombres pintaron complejas escenas de caza, de danzas y ritos mágicos. Las figuras están hechas con pigmentos negros o rojizos, y son muy estilizadas. A pesar de ello se pueden identificar personajes como hechiceros/chamanes, gracias a los tocados que les cubren la cabeza, a los bastones que llevan y a los adornos que les cuelgan de rodillas y brazos; también se aprecian hombres con plumajes y brazaletes en brazos y tobillos, mientras que las mujeres lucen largas faldas. Hay mucho movimiento (como contraste con el arte paleolítico) y las luchas entre grupos aparecen con relativa frecuencia, con batallas de arqueros que incluso llegan al cuerpo a cuerpo.

Aparecieron grupos de cazadores-recolectores especializados en unos pocos tipos de recursos abundantes y seguros, que se podían almacenar durante buena parte del año, lo que les permitió aumentar su demografía y sedentarizarse. La acumulación de bienes habría provocado las primeras desigualdades sociales y la aparición de jerarquías, encabezadas por aquellos que se habrían encargado de la gestión de los excedentes. Así habrían surgido las jefaturas, ligadas siempre en sus tomas de decisiones a los chamanes. La recolección y la caza intensivas de unas pocas especies, habría llevado gradualmente a una serie de mejoras técnicas que seleccionaron artificialmente aquellas, desembocando naturalmente en su posterior domesticación. Por todo ello, ambos consideran que la verdadera revolución se produjo en el Mesolítico, cuando fueron establecidas las bases económico-sociales que se desarrollaron posteriormente, durante el Neolítico.

Se caracteriza por el prefeccionamiento del uso de la piedra, es decir, sus herramientas eran menos rústicas. Los hombres dejaron de ser nómadas, y comenzaron a a realizar la agricultura y domesticación de animales. Desde el 8500 a. C., desde donde se extendió a Europa, Egipto, Oriente Medio y, quizás, el sur de Asia. Muy poco después los procesos productores se desarrollaron de manera totalmente independiente en el norte de China en los valles del río Amarillo y del Yangtsé (7500 a. C.).  En Europa puede hablarse de Neolítico hasta fechas posteriores al 5000 a. C.

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