Il Paleolitico copre un periodo temporale che va da circa 2 milioni di anni fa fino alla fine del Pleistocene, 10.000 anni fa (in alcune aree 8.000). Il Paleolitico inferiore vide lo sviluppo dell'Homo habilis, verso la fine del Pliocene in Africa; questi antenati dell'uomo moderno svilupparono i primi utensili noti, i cosiddetti chopper di pietra. Il sito di Olduvai in Tanzania risale a quest'epoca. Circa un milione e mezzo di anni fa apparve l'Homo erectus, a cui si attribuisce la Scoperta del Fuoco. Costui raffinò la costruzione dei chopper, e si espanse verso l'Asia, come testimoniato dal sito di Zhoukoudian in Cina. A un milione di anni fa circa risalgono i primi reperti umani in Europa, e le prime testimonianze dell'uso dell'ascia a mano, un'evoluzione del chopper.

Il Paleolitico medio ebbe inizio circa 200.000 anni fa e viene ricordato soprattutto per l'avvento (e la successiva scomparsa) degli uomini di Neanderthal. All'epoca del Paleolitico di mezzo risalgono i primi esempi di arte preistorica.

Il Paleolitico superiore rappresenta il periodo da 35.000 a 10.000 anni fa (la fine dell'ultima glaciazione), durante il quale umani già morfologicamente moderni si diffusero per tutto il pianeta.