Кам’яна доба – найдавніший період історії людства, що починається від його зародження й закінчується запровадженням у широкий ужиток металів. За кам’яної доби для виготовлення знарядь використовувалися камінь, а також кістка, ріг і дерево. На території України кам’яна доба тривала приблизно до 3500 р. до н. е.
На Закарпатті у стоянці Королево (Виноградівський р-н) знайдено найдавніше людське поселення всієї Центральної і Східної Європи, вік якого сягає 1,1 млн років, зі знаряддями праці первісної людини з каменю, кісток, дерева – рубилами, скреблами тощо.
У Криму в печері Киїк-Коба знайдено найдавніші в Україні сліди поселення неандертальців, вік якого сягає 130-110 тисяч років. На цьому поселенні знайдені рештки велетенського та благородного оленів, коня, віслюка, сайгака тощо, а також крем’яні скребла та ножі.
Людина сучасного типу (так званий кроманьйонець, назва походить від грота Кро-Маньйон у Франції, де в XIX ст. були знайдені кістяки стародавніх людей) з’являється лише за часів пізнього палеоліту – близько 30 тисяч років тому.
Велике зледеніння північної півкулі Землі і наступ льодовика, які почалися 1 млн років тому, досягли максимального розвитку 150-100 тисяч років тому. Льодовик товщиною до кількох кілометрів, просуваючись із Скандинавії, накрив значну частину Європи. Більшість території України льодовик не зачепив, хоча в окремі періоди максимального заледеніння льодовик сягав по долині Дніпра до території нинішнього м. Кременчука. У пізньому палеоліті більша частина території України становила прильодовикову територію – нею мандрували стада північних тварин: мамонтів, північних оленів, бізонів тощо. На пізній палеоліт (18-15 тисячоліття до н. е.) припав час максимально холодного клімату. Близько 10 тисячоліття до н. е. почалося велике потепління й різкий відступ льодовика.
Пізній палеоліт (30-10 тисячоліття до н. е.) знаменується тим, що це час народження мистецтва. У самому Києві поблизу Кирилівської церкви було віднайдено стоянку первісних людей, датовану приблизно 25 тисячоліттям до н. е. Археологи знайшли на ній кістки десятків мамонтів, печерних ведмедів, левів, носорогів, а також ікла мамонтів, розписані орнаментом.
На палеолітичній стоянці поблизу села Мізин (Коропський р-н, Чернігівщина) знайдені фігурки, що зображають птахів, а також браслет з ікла мамонта, покритий першим відомим у світі складним геометричним орнаментом – меандром (тобто неперервною декоративною звивистою лінією, що формує повторюваний мотив). Ці знахідки за віком сягають 18 тисячоліття до н. е. У пізніші часи меандри були поширені в багатьох країнах світу, зокрема в стародавній Греції.
У селі Межиріч (Канівський р-н, Черкащина) виявлено майже неушкоджені залишки «будинків» мисливців з кісток і бивнів мамонтів. Ці житла датуються приблизно 13 тисячоліттям до н. е. На стоянці знайдені кістяні світильники, фігурки людей, голки тощо. Одним з найбільш визначних відкриттів стала знахідка найдавнішого комплексу музичних інструментів, серед яких декорований барабан з черепа мамонта. Люди пізньопалеолітичної доби вже мали певні вірування. їм був властивий анімізм – наділення душею сил природи, речей і тварин, а також культ предків.
Пізньопалеолітичні люди часто мандрували, інколи досить далеко від своїх земель. У 12-11 тисячолітті до н. е. припиняється полювання на мамонтів у зв’язку з їхнім вимиранням. Основною твариною для полювання стає північний олень.
У пізньому палеоліті населення на території України не перевищувало 30 тисяч осіб. Лише стільки людей могли прогодуватися на цих землях на той час.
У часи мезоліту (10-7 тисячоліття до н. е.) у зв’язку із зростанням кількості населення виникла криза мисливського господарства. У цей час стали непотрібними великі родові об’єднання, їх змінюють невеликі колективи мисливців. За мезоліту було здійснено важливий винахід – лук і стріли, почалося приручення собаки, з’явилися перші навички у виготовленні глиняного посуду. Велика кількість водойм, що утворилися після танення льодовиків, сприяла поширенню рибальства. У цей час люди освоїли плавання на колодах і плотах. Основою збиральництва став збір диких злаків. Він часто здійснювався за допомогою дерев’яного або кістяного серпа, лезо якого формували загострені крем’яні камінчики. їх археологи називають мікролітами. Такі ж камінчики масово застосовувалися й для наконечників стріл.