长达数百万年的旧石器时代之后是大约始于公元前1万年的新石器时代。这个时期地球上冰期已过，气候逐渐变暖，人类大量增长，可食用的野生动物大大减少。蒙古利亚猎人从西伯利亚经过冰封的白令海峡进入美洲新大陆。新石器革命最重要的标志是农业社会的出现：耕种代替或补充了狩猎，饲养家畜、栽培植物成为生存活动的主要内容，人类开始稳定地居住在一块土地上，在那里开垦、播种、繁衍生息。人类文明史的序幕就这样徐徐拉开了。
到了公元前4000年才有文字记载的人类文明史，但是在有文字记载的历史之前，原始人类就已经创造了程度不一的文化。这些非文字的文化表现在各种遗址、遗迹和遗物上，考古学正是根据这些实物来再现人类文明的史前史。到目前为止，史前史的考古学分期都是按照制造工具的原料以及制造技术来划分的，与前面提到的人类进化谱系对照如下：
工具的使用标志着人类创造自身的开始，也是原始技术的萌芽。人类一旦有意识地改造周围的世界，技术的进步就成为必然的前提。在旧石器时代早期也就是直立人阶段，开始有制造工具的痕迹。在此之前，南方古猿已开始使用天然木头和石块作为工具，但直到直立人阶段才有人工打制的石器出现。这些石器都是用砾石打制而成，有砍砸器、刮削器和手斧等。直立人的后期已懂得对不同的石料采用不同的加工方法，并开始使用天然火。在旧石器时代中期也就是早期智人阶段，石器工具开始专门化；到旧石器时代晚期，生产工具和生产技术都有很大的发展，用动物骨头和角做原料制造的工具开始大量出现。与此同时，用骨和角雕刻的各种装饰品如头饰、耳饰、项圈等，显示了这个时期人类的精神生活已崭露头角。此外，工具和武器由单一走向组合，如石器装上木柄可以更方便使用，骨制的武器装上把柄之后，在捕鱼或狩猎时可发挥更大效力。
新石器时代在工具层面上的标志是由打制石器进化为磨制石器。磨制的石器表面光滑，使其形状准确，刃部锋利。除了磨制石器的使用，新石器时代更重要的标志是定居生活以及与定居生活相伴的陶器的使用。定居生活意味着农业和畜牧业的产生。
考古发现，人类那时过着刀耕火种的生活；猪和狗已被驯化成为主要家畜；弓箭发明了；人类聚群而居，村落开始形成；人们居住在木制的房子里，屋顶用茅草覆盖着，屋子中央有火膛，用来保存火种、照明、取暖和烧煮食物。在几个土地肥沃的地区，逐步兴起了发达的农业文明。人们学会了缝织衣服，储存食物，制作各种各样复杂的日常用具，创造美丽的陶器艺术，开垦土地，繁衍人口，驯养了越来越多的动物，如狗、羊、猪、马、骆驼、鸡、鸽子、鸭子等。在现代未开发的落后地区，我们仍然能依稀看到那时人类生活的场面。
约在公元前4000年前，北非尼罗河流域的埃及率先进入金石并用时期，出现了铜器。伴随着铜器的出现，农业由刀耕到锄耕，再发展到犁耕。铜器的出现是金属加工技术长期发展的结果。有了金属工具，人类的文明就迈进了更高的阶段。
在人类与大自然相适应的过程中，生产工具和生产技艺不断进步。与此同时，人类对自然界的认识也在不断积累和发展。首先值得关注的是天文和历法知识。自从人类站立起来可以仰望天空，天际就是一个神圣的处所。保持与天道的一致，肯定是原始人一个最为强烈的心理动机。此外，为了获得生存的物质保障，农业民族和游牧民族也需要与自然界中的种种循环节律相协调：人们日出而作，日落而息，遵循太阳的周期运动节律；人们发现月亮有月相周期，时圆时缺；人们还知道气候从寒冷到温暖的循环变化。
在史前文明的晚期，人类已经开始由物候观测进入天象观测。有智慧的头脑在晴朗的夜里看到满天星斗中有些星体在规则地运行，一定会诧异不止。经过不知多少代人的积累，天象记录极大丰富，使人们有可能依据规则的天文现象制定与人间活动密切相关的时间秩序和生活节律。天象的变化微小而缓慢，如果不是拥有极大的热情和高度的耐心，很难设想会有天文学出现。然而事实是，几乎所有古老文明都有令人惊叹的天文知识。这表明，在远古时期，天象观测一定首先与某种宗教上的需要密切关联。人们敬畏天，试图通过天象观测了解天神的旨意，了解命运的归宿，祛灾避难。天文学一开始是占星术的一部分，而且很长时间都是这样，这不应令人奇怪。
算术来源于交换活动。早期以物换物时，必须计算各自货物的数目以确定是否等价合理。在没有数字之前，计数与具体物体不能分开。屈指计算，手指或手指的形状就代表数目或数字；用一堆小石子计算，石子就代表数本身。英文“计算”一词来自拉丁文calculus，而后者的意思就是小石子。几何学来源于丈量土地，英文“几何”（geometry）一词原意就是测地术。
在人类文明的黎明时期，科学与技术的萌芽正在生长，与生存的物质活动相关联的生产技术和自然知识在不断积累，与生存的精神活动相关联的对世界整体的理解也在曲折而艰难地发展。在人类的历史上，前者一直在进步，成为人类文明的里程碑，后者则经历了无数次的观念历险。现在，就让我们拉开5000年科学历史的序幕，开始我们的历史巡礼吧！
