betegner det tidsrom av forhistorien som begynner med de første mennesker som laget steinredskaper frem til slutten av siste istid – et tidsrom på minimum 2,5–3 mill. år. Tradisjonelt er paleolittisk tid delt i tre avsnitt: eldre, mellom- og yngre paleolittisk tid. Eldre paleolittisk tid er best kjent fra Øst-Afrika; nord for Turkanasjøen har man ved hjelp av kalium-argon-dateringer (se aldersbestemmelse) kunnet vise at enkelte steinredskaper er ca. 2,5 mill. år gamle. I Asia er de eldste kjente redskaper ca. 2 mill. år gamle. I Europa er dateringene mer usikre. Fra en boplass like ved Monte Carlo har man funnet gjenstander som nå regnes å være ca. 900 000 år gamle.
De arkeologiske kulturene fra eldre paleolittisk tid kalles abbevillien, clactonien og acheuléen. Det er vanskelig å avgjøre når eldre paleolittisk tid slutter. Enkelte foretrekker å sette skillet mellom eldre og mellompaleolittisk tid til begynnelsen av siste istid. Fra mellompaleolittisk tid kjenner man de arkeologiske kulturene levalloisien og moustérien. Moustérien settes i forbindelse med neandertalmennesket. Yngste paleolittisk tid går frem til slutten av siste istid (ca. 10 000 år siden). Rent arkeologisk skilles denne perioden ut bl.a. på flekkeredskapene og benredskaper. De mest fascinerende spor menneskene har latt etter seg, er hulemaleriene (se paleolittisk kunst). Yngre paleolittisk tid omfatter de arkeologiske kulturene aurignacien, solutréen og magdalénien. Menneskene (Homo sapiens) har vært de samme som i dag. I løpet av paleolittisk tid har det vært sterke klimavekslinger, med minst fire istider. Dette har satt sitt preg på flora og fauna og menneskenes levevilkår. I Norge er det ingen sikre funn av paleolittisk karakter.