Η Παλαιολιθική, (ή Παλαιολιθική), αναφέρεται στην προϊστορική περίοδο κατά την οποία οι άνθρωποι κατασκεύαζαν λίθινα εργαλεία. Βρίσκονται στη Μεγάλη Κοιλάδα του Ρήγματος της Αφρικής από περίπου 3,3 εκατομμύρια χρόνια πριν. Κατασκευάστηκαν πιθανότατα από Αυστραλοπίθηκους. Βρίσκονται στην Ευρώπη κάπως αργότερα, από περίπου 1 mya (0,7mya για τη Βρετανία). Η Παλαιολιθική είναι μακράν η μακρύτερη περίοδος της ανθρωπότητας, περίπου το 99% της ανθρώπινης ιστορίας. Η γεωλογική περίοδος που αντιστοιχεί στην Παλαιολιθική είναι η Πλειστόκαινος.

Τα λίθινα εργαλεία δεν κατασκευάστηκαν μόνο από το δικό μας είδος, τον Homo sapiens. Κατασκευάστηκαν από όλα τα προηγούμενα μέλη του γένους, ξεκινώντας από σχετικά ακατέργαστα εργαλεία που κατασκευάστηκαν από τον Homo habilis και τον Homo erectus. Στην Ευρώπη, ο μεγαλόσωμος άνθρωπος του Νεάντερταλ (Homo neanderthalensis) κατασκεύασε εργαλεία υψηλής ποιότητας και με τη σειρά του ξεπεράστηκε από τα πολλά εργαλεία που κατασκεύασε το δικό μας είδος. Τα εργαλεία αυτά είναι τα πρώτα πολιτιστικά προϊόντα που έχουν διασωθεί.

Η Παλαιολιθική χρονολογείται πριν από περίπου 2,6 εκατομμύρια χρόνια και έληξε περίπου 15.000 π.Χ. με τη Μεσολιθική στη Δυτική Ευρώπη και με την Επιπαλαιολιθική σε θερμότερα κλίματα, όπως η Αφρική. Η παλαιολιθική εποχή ξεκίνησε όταν οι ανθρωποειδείς (πρώτοι άνθρωποι) άρχισαν να χρησιμοποιούν πέτρες ως εργαλεία για το χτύπημα, την κοπή και την απόξεση. Η εποχή τελείωσε όταν οι άνθρωποι άρχισαν να κατασκευάζουν μικρά, λεπτά εργαλεία (Μεσολιθική) και τέλος όταν οι άνθρωποι άρχισαν να φυτεύουν καλλιέργειες και να έχουν άλλους τύπους γεωργίας (Νεολιθική). Σε ορισμένες περιοχές, όπως η Δυτική Ευρώπη, ο τρόπος που ζούσαν οι άνθρωποι επηρεάστηκε από την εποχή των παγετώνων. Η μετάβαση προς τη γεωργία ξεκίνησε στη Μέση Ανατολή.

Κατά την Παλαιολιθική Εποχή οι άνθρωποι ομαδοποιήθηκαν σε μικρές ομάδες. Ζούσαν συλλέγοντας φυτά και κυνηγώντας άγρια ζώα. Εκτός από τα λίθινα εργαλεία, χρησιμοποιούσαν εργαλεία από ξύλο και οστά. Πιθανώς χρησιμοποιούσαν επίσης δέρμα και φυτικές ίνες, αλλά αυτά δεν έχουν διασωθεί από εκείνη την εποχή.