ראשית האבולוציה של האדם ביבשת
אפריקה, ובשל מיקומה הגאוגרפי הייתה ארץ-ישראל פרוזדור טבעי להגירת בני-אדם קדמונים מאפריקה לשאר יבשות העולם. ב
תקופה הפלאוליתית התחתונה, ה
אתר הארכאולוגי הקדום ביותר המוכר בארץ-ישראל נמצא ליד
תל עובדיה, ולפי הערכות שונות גילו נע בין 1.55 ובין 1.2 מיליוני שנה
לפני זמננו – אחד האתרים הקדומים בעולם מחוץ לאפריקה. תושביו היו
ציידים-לקטים שהשתייכו ככל הנראה למין
הומו ארקטוס והותירו אחריהם אלפי כלי-אבן מן ה
תרבות האשלית. באתר בן כ-780 אלפי שנים
גשר בנות יעקב הותיר הומו ארקטוס שרידי בעלי-חיים טבוחים ועדויות משכנעות, בין הקדומות שנתגלו, ל
שליטה באש. בתקופה הפלאוליתית התיכונה, כ-250 אלף עד 45 אלף שנים לפני זמננו, כבר חיו בארץ-ישראל בני-אדם מן המין האנושי המודרני האדם הנבון, לצד
הניאנדרטלים שהיו נפוצים בתקופה זו גם ב
אירופה ומערב אסיה. כלי האבן שנמצאו מתקופה זו הם מן התרבות המוסטרית. אתרי היישוב של התקופה כוללים מערות רבות ובהן כמה מהקבורות המכוונות העתיקות בעולם, לצד כירות אש ועדויות לציד שיטתי של פרסתנים גדולים ולשיטות סיתות אבן מתוחכמות. בתקופה הפלאוליתית העליונה, בין 45,000 ועד 20,000 שנים לפני זמננו, נכחדו הניאנדרטלים, והופיעו חידושים טכנולוגיים כגון שיטות מתקדמות להכנת כלי
צור, כלי
עצם וחרוזי
צדף, המצאת
חץ וקשת, ועדויות להכנת צבעים ושימוש בקונכיות לקישוט. התרבויות המוכרות בתקופה הם
התרבות האוריניאקית ו
התרבות האחמרית.

שרידים מ
התרבות הנאטופית בטרסת
מערת הנחל בכרמל: קיר אבנים, מכתשים חצובים בסלע והעתק של קבורה
בפרק הזמן של 20,000 עד 11,500 שנים לפי זמננו התפתחו בארץ-ישראל
תרבויות אפיפלאוליתיות אשר מייצגות מורכבות חברתית ואוכלוסייה גדלה והולכת, ומבשרות את תחילת המעבר מחברות ניידות של ציידים ולקטים לחברות חקלאיות נייחות. תהליך זה באזור
הסהר הפורה, הכולל את ארץ ישראל, הוא הקדום בעולם. בתחילת התקופה האפיפלאוליתית ידועות
התרבות הכבארית ו
התרבות הכבארית הגאומטרית ובסופה התקיימה
התרבות הנאטופית. האחרונה זכתה לפרסום עולמי בהיותה תרבות הציידים-לקטים האחרונה באזורנו, לפני תחילת ייצור המזון. באתרים הנאטופיים (15 עד 11.5 אלפי שנים) מופיעים לראשונה כפרי קבע או קבע-למחצה הכוללים בתי אבן, בתי קברות מובחנים, מכתשים כבדים וחפצי אמנות רבים. התקופה האפיפלאוליתית הסתיימה עם המעבר מהתרבות הנאטופית ל
תקופה הנאוליתית. מעבר זה, הקדום בעולם, מציין את תחילת הכלכלה החקלאית והציויליזציה האנושית המוכרת לנו. במהלך התקופה הנאוליתית (11.5 עד 6.5 אלפי שנים)
בויתו בארץ ישראל ובאזורים אחרים בסהר הפורה צמחים (
חומוס, חיטה, שעורה, תאנה) ובעלי חיים (צאן, בקר וחזיר). באמצע התקופה הנאוליתית החל שימוש רחב היקף ב
כלי חרס. האוכלוסייה בארץ הנושבת הייתה מאורגנת בכפרים עם בתים שלחלקם יותר מקומה אחת, רצפות טיח, מבני פולחן וממגורות.
בארץ ישראל נמצאו מאות אתרים מ
התקופה הכלקוליתית (4500 עד 3300 לפנה"ס). בתקופה זאת הופיעה חרושת המתכת בארץ ישראל. ההתיישבות הייתה בעלת אופי חקלאי. בכל יישוב התגוררה אוכלוסייה קטנה שמנתה עשרות עד מאות אנשים. החקלאות של היישובים התבססה על
חיטה שעורה ו
קטניות. לאחר התקופה הכלקוליתית, בתחילת
תקופת הברונזה הקדומה בסוף האלף הרביעי לפנה"ס, הייתה ארץ ישראל מהאזורים הראשונים בעולם שבהן הוקמו
ערים. הערים הראשונות היו קטנות יחסית וגודלן לא עלה על כמה עשרות
דונם. עם הזמן התפתחו הערים הקטנות ליישובים גדולים ואף שידעו עליות ומורדות, נוצרו בה בסופו של דבר
ערי מדינה משגשגות בעלות קשרי מסחר עם
הסהר הפורה,
מצרים ואזורים אחרים.