Tarih öncesi dönemler söz konusu olduğunda genellikle Üç Çağ Sistemi’nden yararlanılır. Metodolojik bir kavram olan Üç Çağ Sistemi, 19. yüzyılda Danimarkalı bir antikacı olan Christian Jürgensen Thomsen tarafından geliştirilmiştir. Üç Çağ Sistemi’ne göre prehistorik dönemler Taş Çağı, Bronz Çağı ve Demir Çağı olarak üçe bölünmüştür. Ancak yeni bulgular ışığında sistem revize edilmiş ve günümüzdeki terimler ortaya çıkmıştır: Paleolitik, Mezolitik, Neolitik, Kalkolitik, Bronz Çağı ve Demir Çağı. Ancak en sık yapılan hata, arkeolojik dönemlerin her yerde aynı anda başlayıp aynı anda bittiğinin varsayılmasıdır. Dönemlerin başlangıç ve bitiş tarihlerini belirleyen genellikle topluluktaki endüstriyel ve sosyoekonomik gelişmelerdir. Bu yüzden de arkeolojik dönemler, özellikle Paleolitik sonrası dönemler, farklı bölgelerde farklı zamanlarda başlayıp bitmiştir. Bu nedenle de dönemlerin karşılık geldiği zaman dilimleri tek başlıkta verilmemiş, paragraf içinde farklı coğrafi bölgelere göre değerlendirilmiştir.
Paleolitik
Yaklaşık 3.3 milyon yıl önce başlayıp 12 bin yıl önce sona eren arkeolojik dönem Paleolitik olarak adlandırılır. Jeolojik devirlerden Pleistosen ile büyük ölçüde örtüşür. Paleolitik dönemi başlatan olay ilk taş aletlerin ortaya çıkmasıdır. Kolay işlenebilir taşlar, kemikler, boynuzlar, yumuşakça kabukları ve ağaç dalları Paleolitik aletlerin yapımında en sık kullanılan materyallerdir. Dönem boyunca avcı-toplayıcılık ve konar-göçerlik egemendir.
Kendi içinde Alt, Orta ve Üst olmak üzere üçe ayrılır:
Alt Paleolitik
Paleolitik’in ilk ve en uzun alt dönemidir. 3.3 milyon yıl önce başlayıp yaklaşık 300 bin yıl önce sona ermiştir. Homo cinsi bu dönemde ortaya çıkmıştır. Hominidlerin ateşi kontrol edebildiğine yönelik en eski kanıtlar, Alt Paleolitik’in ortalarına denk gelmektedir. Bazı antropologlara göre etçil beslenen Homo türleri, Alt Paleolitik başlarında leşçil yaşamdan avcı-toplayıcı yaşama geçmiştir.
Orta Paleolitik
Paleolitik’in ikinci alt dönemidir. 300 bin yıl önce başlayıp yaklaşık 50 bin yıl önce sona ermiştir. Modern insanlar Orta Paleolitik ortalarından itibaren Afrika’dan göç etmeye başlamışlardır. Semboller kullanabilme, soyut düşünme, sanatsal ifade gibi yeterliliklerin ve ilk dini ritüellerin bu dönemde ortaya çıktığı düşünülmektedir ancak bu konuda henüz fikir birliğine varılabilmiş değildir. Ateşin kullanımı Orta Paleolitik’te yaygınlaşmıştır. Avcı-toplayıcılık devam etmekle birlikte deniz ürünleri de günlük diyete dahil edilmiştir.
Üst Paleolitik
Paleolitik’in son alt dönemidir. 50 bin yıl önce başlayıp yaklaşık 12 bin yıl önce Son Buzul Çağı’nın bitişiyle sona ermiştir. Modern insanların Güney ve Orta Avrupa’ya yayılışı bu dönemde gerçekleşmiştir. Üst Paleolitik’in ilk çeyreğinde Neandertaller yok olmuştur. Son Buzul Çağı nedeniyle deniz düzeyinin günümüzden en az 100 metre daha düşük olduğu düşünülmektedir. Bu da Üst Paleolitik sonlarında deniz kıyısındaki yerleşim yerlerinin günümüzde sular altında kaldığı anlamına gelmektedir.
Mezolitik
Paleolitik ile Neolitik arasında bir geçiş dönemidir. Son Buzul Maksimumu’nun sona ermesiyle Neolitik Devrim arasında kalan tarım öncesi dönem Mezolitik olarak adlandırılır. Güney Asya’nın ve Yakın Doğu’nun bazı bölgelerinde MÖ 14.000’lerde, Güneydoğu Avrupa’da MÖ 12.000’lerde, Kuzey Avrupa’da ise MÖ 10.000’lerde başladığı kabul edilir. Levant ve Bereketli Hilal çevresinde MÖ 9000’lerde sona eren Mezolitik, Avrupa’nın ve İç Asya’nın bazı bölgelerinde MÖ 3000’lere dek sürmüştür. Kuzey Avrupa’da tarım devriminin gerçekleşmesini geciktiren en önemli faktör, ısınan iklim nedeniyle oluşan bataklık ve göllerdeki zengin gıda kaynaklarıydı.
Neolitik
Mezolitik ile Kalkolitik arasında kalan dönem Neolitik olarak adlandırılır. Tarım Devrimi ve yerleşik yaşama geçiş ile karakterizedir. Pek çok bitki ve hayvan türü Neolitik’te evcilleştirilmiştir. Levant ve Bereketli Hilal çevresinde MÖ 9000’lerde, Güneydoğu Avrupa’da MÖ 6000’lerde, Batı Avrupa’da MÖ 4000’lerde, Kuzey Avrupa ve Orta Asya’nın bazı bölgelerinde ise MÖ 3000’lerde başlamıştır. Neolitik toplumlar genellikle çok sayıda alt gruptan oluşan kâbileler haline yaşamıştır. Tarım alanlarının ve evcilleştirilen hayvanların sahiplenilmesi, zamanla toplumsal eşitsizliklerin artmasına neden olmuştur. Bazı araştırmacılara göre toplumsal hiyerarşi ve miras gibi kavramlar bu dönemde ortaya çıkmıştır.
Kalkolitik
Neolitik ile Bronz Çağı arasında kalan dönemdir. Bakır Çağı olarak da bilinir. Taş aletlerin yanı sıra bakırdan üretilen araç ve gereçler de bu dönemde günlük yaşamın bir parçası hâline gelmiştir. Yakın Doğu’da ve Güneydoğu Avrupa’da MÖ 5000’lerde başlayıp MÖ 3000’lerde sona ermiştir. Nüfus ve yerleşim yeri sayısı Kalkolitik başlarından itibaren hızla artmaya başlamıştır. Kalkolitik sonlarında ise Yakın Doğu’da, Sümerler gibi, bilinen ilk uygarlıklar ortaya çıkmış ve uygarlıklar arası maden ticareti başlamıştır.
Bronz Çağı
Kalkolitik ile Demir Çağı arasında kalan dönemdir. Tunç Çağı olarak da bilinir. Bakır ve kalayın eritilmesiyle üretilen bronz objeler bu dönemde yaygınlaşmıştır. Yazı bu dönemde icat edilmiştir. Yakın Doğu, Güney Avrupa, Balkanlar ve Güney Asya’nın bazı bölgelerinde MÖ 3300-3000’lerde başlayıp MÖ 1200-700’lerde sona erdiği kabul edilir. Asur Ticaret Kolonileri Çağı ve Eski Hitit Çağı, Bronz Çağı’nın ortalarına denk gelmektedir. Dönem sonunda Bronz Çağı Çöküşü olarak adlandırılan kültürel ve sosyoekonomik çöküşler gerçekleşmiştir.
Demir Çağı
Prehistorik dönemler arasında sonuncu olan dönemdir. Demir Çağı’ndan sonra antik tarih başlar. Bu dönemin en belirgin özelliği alet ve silah yapımında demirin öne çıkmasıdır. Yakın Doğu, Güney Avrupa, Balkanlar ve Güney Asya’nın bazı bölgelerinde MÖ 1200-1000’lerde başlayıp MÖ 700-200’lerde sona erdiği kabul edilir. Bronz Çağı sonlarında gerçekleşen Bronz Çağı Çöküşü nedeniyle Demir Çağı başlarında ticaret daralma eğilimi göstermiştir. Alfabetik harflerin kullanımı Demir Çağı’nda yaygınlaşmıştır.