从亚洲、非洲和远至不列颠的欧洲许多地方发掘出直立人制造的手斧，它们惊人地相似，外观相差无几。大约在15万年前，一个叫做尼安德特人的新人种（名称取自德国尼安德特河谷，那里发现了这种人的第一处遗迹）兴起，并在旧世界①的欧亚大陆和非洲取得优势。
在最后一个冰河时期，即从约7万年前至2万年年前，直立人的主要后继者尼安德特人逐渐被我们称之为智人的现代人取代；从那以后，智人已经成为地球上唯一的人类居民。智人的不同分支之间的身体差异相对较小，主要显现在肤色的深浅和其他一些外表特质，如毛发的颜色和纹理、体毛的多少及次要面部特征上。由于这些次要特质极少能在死亡很久后辨别，我们无法知道这些细微的人种差别是何时出现的。很可能，一直生活在日照强烈的炎热地带的人保留了大概是人类的原始肤色——可保护皮肤抵御骄阳暴晒的暗色，而长期生活在较冷或多云地方的人则慢慢演化出浅肤色，以最大限度发挥阳光对身体的有益作用，特别是合成维生素D。
直到不久前，非洲、亚洲和欧洲之间仅有狭窄水面（博斯普鲁斯海峡和苏伊士湾），因而有时称为“世界岛”。但它们很大程度上彼此隔离，主要是因为相距遥远，以及它们之间的沙漠和高山。大约自20万年前起，我们现在看到的欧洲、非洲和亚洲人之间的身体差别开始慢慢出现。这些差别——包括很多次级群体，如起源于东亚的因纽特人（即爱斯基摩人）和美洲印第安人的差别——产生于杂交和相互隔绝地域的差异。与人类的任何时间尺度相比，身体的进化是一个极为缓慢的过程，对每个主要种群来说，当代人与生活在刚刚有历史纪录的时代的人之间没有可辨识的差别。例如，保存完好的公元前2500年的埃及人或公元1世纪汉代中国人的遗体，都无法与当代埃及人或中国人区分开来；而且在很多方面，包括遗存的皮肤和毛发颜色、牙齿和骨骼结构、重要器官、脑容量等证据，通常也无法与任何现代人区分开来。几乎可以肯定，对于生活在公元前1万年或更早的人，情形也必定如此。
在爪哇岛和巴厘岛东边的弗洛勒斯岛上，新近发现了一个亚人种，叫做弗洛勒斯人，其身材仅及现代人的一半大小，年代约公元前13000年，旧石器时代晚期。他们被戏称为“霍比特”①，他们到大约公元前6000年时消亡。
我们无需在此讲述，在漫长的旧石器时代，几乎同样缓慢的古代文化演变的任何细节——人们如何生活以及他们做了哪些创造。旧石器时代从大约100万年前或更早时开始，持续到约公元前25000年。在这个时期，人逐渐学会了使用火，搭建房屋或利用洞穴，制作毛皮衣服；他们慢慢改进了他们的石制工具，提高了捕猎的效率，造出了带石质尖头的矛。但是，公元前30000年后不久，进步的速度开始加快，这可能是最后一次冰河的推进及随后的撤退所促成。在曾经位于冰河边缘地带的西班牙北部和法国南部，发现了公元前28000年到前10000年间的优美动人的石窟画，显示了创作者的技艺和艺术想象力，以及当时高度完善的社会组织。北非、中东和季风亚洲在同一时期较晚阶段的岩画和石窟画，证明这些地方的发展是相似的。在此时期或之前，智人已经从旧世界迁徙到美洲和澳大利亚。在新大陆发现的最早遗存属于公元前20000年前后，但有足够理由认为，人类在公元前40000年或更早就可能踏冰越过了亚洲最东端与今阿拉斯加之间的白令海峡，又在几乎同时，从亚洲大陆通过当时可能是完整的陆桥而抵达澳大利亚。
随着冰河自约公元前20000年开始最后一次从欧洲和亚洲撤退，到约公元前3000年抵达今日范围，森林缓慢地取代了冰层及其边缘无树苔原。旧石器时代人捕食的猎物，如多毛猛犸，也向北迁移或濒临灭绝。环境的这些根本性改变，要求人类做出根本性调整，就像冰层推进时必须做相应的调整一样。有些群体发展出在森林中狩猎的新技术，包括弓和箭；另一些迁到沿海，主要靠鱼及甲壳类动物为生，发明了新的工具或改进了旧工具，如用骨做的缝合用的针和鱼钩。但意义更加深远而且更迅速的变化，开始在以今天的近东或西南亚为中心的较干燥地区发生了。
