C'est donc en anthropologues, puis en archéologues que l'on doit d'abord les étudier. Mais ces sociétés vivaient entourées d'une faune et d'une flore spéciales, différentes de celles de nos jours. A ce point de vue, leur étude doit être faite en naturalistes. De plus, l'outillage et les technologies dont elles disposaient, rappellent suffisamment ceux de des populations actuelles étudiées par les ethnographes pour légitimer l'apport que peut être le regard de ces derniers. Enfin, les vestiges usagés de la vie de nos lointains prédécesseurs s'accumulant aux points ou ils vivaient et se superposant en même temps que sur eux se formaient des dépôts de sable ou de terre, c'est en géologues et en minéralogistes qu'il faudra également les observer. Tour à tour, le préhistorien devra donc faire appel à ces diverses compétences dont il devra posséder au moins les éléments nécessaires à ses études.

Les grandes étapes de la préhistoire

1 ° par sa superposition sur les débris de l'époque antérieure, étant elle-même recouverte par ceux de l'époque postérieure; 

2° par une faune et une flore concomitantes, et se succédant d'étages en étages; 

3° par des industries caractéristiques (appelées des faciès) en pierre, os, corne ou ivoire, puis, plus tard, en cuivre, bronze, bronze et fer, puis fer seul variant également suivant les époques et se succédant suivant un ordre constant; 

4° par un type humain variable suivant chaque époque.

Leurs limites dans le temps peut être différente selon les régions et les cultures, mais on peut accepter le schéma général suivant :

Le Paléolithique.
Le Paléolithique s'étend de sur trois millions d'années millions d'années et se termine il y a environ 12 000 ans. On y distingue trois phases :

Le Paléolithique inférieur (de 3,3 million d'années à 200 000 ans avant le présent) : Utilisation des premiers outils en pierre taillée, notamment les choppers et les bifaces. Contrôle du feu par l'Homo erectus. Migration de l'Homo erectus hors d'Afrique vers l'Asie et l'Europe.

Le Paléolithique moyen (de 200 000 à 40 000 ans avant le présent) :      Développement des techniques de taille de pierre plus sophistiquées, comme la technique du Levallois. Utilisation de nouveaux matériaux pour la fabrication d'outils, comme l'os et le bois.Développement de la chasse organisée en groupe et de la cueillette de plantes. Émergence des premières formes d'art, notamment les figurines et les peintures rupestres.

Le Paléolithique supérieur. (de 40 000 ans à 12 000 ans avant le présent) : Utilisation de techniques de taille de pierre très élaborées, comme la technique de la pression.  Utilisation de la parure, notamment de perles en coquillage ou en ivoire. Développement de l'art pariétal dans les grottes, avec des peintures et des gravures représentant des animaux, des humains et des signes abstraits. Émergence des premières formes d'organisation sociale, avec la création de communautés plus stables et la division du travail entre les hommes et les femmes.

Le Néolithique.
Vers 8000 ou 7000 avant le présent (un peu plus tôt au Proche-Orient et un peu plus tard en Europe) l'apparition de l'agriculture et de l'élevage, ainsi que la fabrication de poteries (d'abord en Chine, puis au Proche-Orient) et la construction de villages sédentaires marquent le début du Néolithique. Il y a 7000 ans, commence l''irrigation et de la culture du riz en Chine, et c'est à peu près vers cette époque que sont établis en Europe les premiers villages permanents (Balkans). 

La Protohistoire.
La Protohistoire correspond au passage de la Préhistoire à la période historique, qui se définit par l'invention de et l'usage de l'écriture (il ya 6500 ans en Mésopotamie, il y a 5500 ans en Inde). Cette période est aussi caractérisée par le travail des métaux (cuivre, puis bronze, puis fer). Chacun des métaux travaillé donnant son nom à un "âge".

Tableau des subdivisions de la préhistoire.
Le tableau suivant précise les principales subdivisions de ces différentes époques :
 

Les noms des subdivisions renvoient souvent à ceux de localités typiques pour la découverte d'objets des diverses époques : Chelles (Seine-et-Marne), Saint-Acheul (Amiens, Somme), Le Moustier (Dordogne), Aurignac (Haute-Garonne), Solutré près de Mâcon (Saône-et-Loire), La Madeleine (Dordogne), Mas d'Azil (Ariège), Fère-en-Tardenois (Aisne), Le Campigny (Seine-maritime), Robenhausen (lac de Pfeffikon, Suisse). Ces subdivisions peuvent pour une part s'entendre en un sens purement chronologique (à condition de ne considérer leur valeur que pour une région donnée), mais avant tout elles correspondent à des types de culture technique - des faciès culturels -, et doivent donc se comprendre comme des termes d'anthropologie sociale. 

Quelques-uns de ces divers étages peuvent manquer en un point déterminé, mais pour le Paléolithique la superposition générale est toujours la même, tout au moins dans toute l'Europe. 

La lignée humaine. L'hominisation

Ardipithèques et apparentés.
A l'heure actuelle, les plus anciens représentants de la lignée dont est issu le genre Homo sont  : Sahelanthropus tchadensis (Toumaï), vieux de près de 7 millions d'années, et Orrorin Tugenensis (Orrorin), qui vivant il y a environ 5,8 millions d'années. 

Orrorin est contemporain des premiers Ardipithèques, qui marquent l'apparition de la bipédie : Ardipithecus kadabba (de 5,8 à 5,2 millions d'années avant le présent), suivi par Ardipithecus ramidus (il y a environ 4,3 millions d'années). 

Les Australopithèques.
C'est vers cette époque (au Pliocène, donc) qu'apparaissent les premiers Australopithèques (Australopithèques graciles), dont les derniers seront contemporains des premiers Homo habilis  : Australopithecus anamensis (entre 4,2 et 3,7 millions d'années) suivi d'Autralopithecus afarencis (Lucy, entre 4 et 2,9 millions d'années), Australopithecus bahrelghazali (Abel, de 3,5 à 3 millions d'années, dans les plus anciens représentants sont contemporains du Kenyanthropus platyops), Australopithecus africanus (de 3,4 à 2,6 millions d'années environ) et Australopithecus garhi (2,6 millions d'années avant le présent).
 

Les Paranthropes.
Les dernières espèces du genre Australopithecus contemporaines des premiers Homo sont appelées Paranthropes (certains auteurs font un genre distinct nommé Paranthropus) ou Australopithèques robustes. Ils dérivent des l'Australopithecus afarensis. On nommera : Australopithecus aethiopicus (2,7 à 2,3 millions d'années), Australopithecus boisei (2,4 à 1,2 million d'années) et Australopithecus robustus (1,8 à 1,5 million d'années).

Les Humains proprement dits.
Homo rudolfensis et Homo habilis.
Le genre  Homo, succédant aux derniers Australopithèques graciles (Au. africanus et Au. Garhi) se présente d'abord sous la forme de deux espèces, Homo rudolfensis (de 2,4 à 1,7 million d'années) et H. habilis (2,4 à 1,6 million d'années), auquel on attribue les industries oldowayennes. Ces espèces sont encore partiellement arboricoles et leur appartenance au genre Homo est parfois contestée.

Homo ergaster.
Homo ergaster (de 1,9 à 1 million d'années avant le présent), se rapproche davantage de l'Homme moderne par ses caractéristiques physiques, et par des aptitudes techniques plus grandes (industrie acheuléenne), maîtrise de la chasse. On lui attribue aussi la maîtrise du langage articulé. C'est aussi l'une des premières espèces du genre Homo à quitter l'Afrique pour se répandre en Asie et en Europe. Sa présence est attestée au Moyen-Orient il y a 1,4 millions d'années. 

Avant l'Homo ergaster,  l'Homo georgicus (ou Homme de Dmanissi), dont la morphologie est intermédiaire entre H. ergaster et H. habilis, est attesté en Géorgie dès 1,77 millions d'années. Le plus ancien vestige humain (une dent) trouvé en Europe (grotte de Kozarnika, en Bulgarie) remonte à 1,6 million d'années et appartient H. ergaster ou à H. erectus. (Des vestiges homininés existent en Chine (à Shangchen), depuis 2,2 millions d'années, mais sans qu'on sache à quelle espèce les attribuer).

Homo antecessor.
Homo antecessor (de 1,2 million d'années à 700 000 ans), qui semble pouvoir être dérivé d'Homo ergaster, fait aussi partie, comme l'Homo erectus, de la grande vague de peuplement de l'Eurasie il y a près d'un million d'années, et serait la première espèce humaine ayant véritablement peuplé l'Europe. On y voit la souche des deux lignées qui, pour l'une mène à l'Homme de Néandertal, et l'autre à l'Homme moderne.

Homo heidelbergensis.
C'est d'Homo antecessor que l'on fait parfois dériver Homo heidelbergensis (de 650.000 à 200 000 ans). Ce point de vue reste cependant contesté par certains chercheurs. L'Homme de Heidelberg pourrait en fait être originaire d'Afrique, où il pourrait être identifié à l'Homo rhodesiensis. Un exemple d'H. heidelbergensis : l'Homme de Tautavel dont les vestiges ont été découverts à la Caune de l'Arago (570 000- 400 000 ans) en France.

Homo neandertalensis. Homo denisovensis.
Homo neandertalensis, l'Homme de Néandertal (de 450 000 à 28 000 ans), qui peuplait l'Europe et le Sud-Ouest de l'Asie,semble, pour sa part, pouvoir bien être dérivé d'Homo heidelbergensis, ce qui fait qualifier ce dernier de Pré-Néandertalien. En Asie orientale, l'analogue  et le contemporain de l'Homme de Néandertal est l'Homme de Denisova. Il correspond à une lignée séparée de celle des H. neandertalensis et des H. sapiens il y a 700 000 ans.

Homo sapiens.
Homo sapiens, dont le plus ancien représentant actuellement connu, a été découvert dans le Djebel Irhoud (Maroc), est vieux d'au moins 315 000 ans. Des formes archaïques d'Homo sapiens (précurseurs directs de l'espèce), toutes également africaines, existent depuis 600 000 ans et pourraient être dérivées d'Homo ergaster. Le plus ancien Homo sapiens découvert hors d'Afrique (dans la grotte de Misliya en Israël) date d'environ 180 à 190 000 ans, mais il faut sans doute attendre encore quelques dizaines de milliers d'années pour qu'Homo sapiens peuple toute l'Eurasie. H. sapiens et H. neanderytalensis sont deux lignes souers qui ont évolue en parallèle.

Espèces contemporaines.
On aura noté que plusieurs espèces humaines, à l'instar d'Homo sapiens (l'Homme de Cro-Magnon) et d'Homo neandertalensis dont les derniers représentants ont été découverts dans le Caucase et dans la péninsule ibérique, ont existé simultanément et ont pu se cotoyer géographiquement pendant une partie de leur histoire. On peut encore mentionner : Homo georgicus (de 1,8 à 1,2 million d'années), contemporain d'Homo habilis et d'Homo ergaster, Homo helmei (de 500 000 à 300 000 ans) contemporain d'Homo heidelbergensis. En plus de l'Homo neandertalensis, l'Homo sapiens, a eu comme contemporains : Homo rhodesiensis (de 300 000 à 125 000 ans), qui lui est étroitement apparenté, et l'Homo floresiensis (de 95 000 à 50 000 ans) , espèce disparue au Paléolithique supérieur, comme d'ailleurs Homo soloensis (400 000 à 50 000 ans) dans lequel on voit une forme tardive de l'Homo erectus.

L'environnement préhistorique

Le début du Pléistocène est un seuil climatique important pour l'hémisphère Nord, lié à l'accumulation de débris de glace sur les fonds océaniques, qui se manifeste par des changements dans la répartition de la végétation, par le début de la sédimentation du loess en Chine (lors de phases climatiques arides) et des renouvellements de la faune vertébrée de la région eurasienne, associés à des migrations (éléphant-Equus, wolf-event).

La transition vers le Pléistocène moyen a commencé par une augmentation du volume de glace globale. Le marqueur global du début du Pléistocène moyen est le changement de polarité magnétique de l'inverse à la normale, qui peut être mesuré dans les roches ignées telles que le basalte  (775 000 ans). Au cours des derniers 600 000 ans, des conditions considérablement plus fraîches que celles actuelles ont dominé le Pléistocène moyen, avec des périodes interglaciaires relativement courtes. De nombreux événements courts et extrêmement froids, avec une forte croissance des calottes glaciaires, se sont succédé avec des oscillations de quelques millénaires qui ont probablement interrompu les occupations des Humains aux latitudes moyennes. 

De même, en Méditerranée, on assiste à un renouvellement total de la faune avec l'enregistrement des grands mammifères, une baisse importante du niveau de la mer, une plus grande intensité des vents et une prolifération des milieux dunaires. Du point de vue faunistique, après 450 000 ans environ, on observe une diminution marquée des grands carnivores (hyène géante et tigre à dents de sabre), une importance croissante des rennes et une augmentation des herbivores (mammouth et rhinocéros laineux). C'est l'âge d'un biome, aujourd'hui complètement disparu, appellé la steppe à Mammouth, consistant en un mosaïque de végétation (forêt et steppe) aux latitudes moyennes. 

Du fait de ces changements, le début du Pléistocène supérieur s'établit vers 128.000 ans. Entre 117 000 et 105 000 une période de refroidissement globale est enregistrée. De 105 000 à 93 000 ans, le chauffage est inférieur à la précédente, tandis que le refroidissement suivant (93 000 - 85 000 ans) est également inférieur au précédent. Enfin, la dernière phase correspond à un réchauffement climatique modéré.

Les conditions glaciaires ont commencé à s'atténuer vers  80 000 ans.  Des conditions plus chaudes sont enregistrées vers 30 000 ans. Par la suite, il y a eu une période rapide de conditions froides et sèches connue sous le nom de dernier maximum glaciaire (entre 28 000 et 21 000 ans), tandis que l'extension maximale des glaciers sur les continents se sont produits entre 20 000 et 18 000. Ces conditions sont liées à une baisse marquée du niveau de la mer, environ 120 m sous le niveau actuel. Plus tard, la glace a commencé à reculer et le niveau de la mer a commencé à monter à partir de 13 000. Entre 11 000 et 10 000, des conditions froides et arides se produisent à nouveau, connues sous le nom d'événement du Dryas récent et du début de l'Holocène.

La succession des phénomènes glaciaires.
La première extension des glaces (stade de Günz, dans les Alpes) a commencé durant la fin du Tertiaire et le début du Quaternaire; les trois autres (stades de Mindel, Riss et Würm) se sont produites durant le Quaternaire.

Les traces indiscutées de l'Humain n'apparaissent en Europe que dans l'interglaciaire : Riss-Würm. Il est évident que la ligne des neiges perpétuelles, et par suite des glaciers, étant descendue de 1200 mètres environ durant chaque période glaciaire, il a fallu un temps énorme pour l'évolution de ces divers phénomènes. Les traces de ces glaciations successives se reconnaissent aisément par les restes de moraines renfermant des galets généralement en roches calcaires locales, portant une série de stries parfois assez profondes, et de nombreux galets de roches étrangères, transportés souvent de fort loin en un nombre considérable d'années par les glaces.

Les extensions successives, puis les retraits de ces diverses époques glaciaires ont notablement varié aux différentes époques. 

Au moment de la première période interglaciaire l'Angleterre occupait une aire beaucoup plus considérable, elle était largement réunie à la Scandinavie et à la Gaule d'une part, et, de l'autre, communiquait largement avec l'Islande. Ces immenses espaces étaient sillonnés de vallées et de cours d'eau, de larges communications réunissaient l'Espagne à l'Afrique, et celle-ci à la Sicile et à l'Italie, d'où passage très facile de la faune et des hommes d'un continent à un autre.

Il est enfin un point à noter, c'est que les abaissements de température permettant l'accumulation des grandes masses de neige, puis leur transformation en glace, n'ont pas dû être extrêmes. Un abaissement général de 4 à 5°C suffit pour amener ce résultat, pourvu qu'il y ait en permanence une grande humidité et de hautes montagnes, sur lesquelles peuvent se réaliser d'abondantes condensations.

Dès la fin du Pliocène des courants marins froids (indiqués par la faune marine que l'on peut encore étudier dans les dépôts dits Crag de Norfolk) commencèrent à descendre le long de la côte sud-est de l'Angleterre. En même temps, les glaces s'étendaient en Amérique, à l'ouest de la baie d'Hudson, tandis qu'en Suisse les glaciers des Alpes descendaient de 1200 mètres, et que tous les hauts sommets d'Europe se couvraient de glaciers. Tel fut le début de l'époque glaciaire.

Günz.
La première glaciation, oscillation de Günz (600 000 - 540 000 ans), se fit surtout sentir dans l'Amérique du Nord (où elle porte le nom de Nébraskéen), à l'ouest de la baie d'Hudson ; elle couvrit une grande partie de la Scandinavie, le nord de l'Allemagne (Eburonien) et la Grande-Bretagne (Beestonien), et s'étendit sur toute la région alpine où d'ailleurs ses traces sont complètement masquées par celles des glaciations ultérieures.

Mindel.
La deuxième glaciation, Mindel (480 000 - 430 000 ans), fut la plus considérable, elle couvrit plus de la moitié nord de l'Europe. Alors se formèrent les glaciers des Alpes et ceux des hauts sommets, par exemple, pour la Gaule : Pyrénées, monts d'Auvergne, Vosges; en même temps de profondes dépressions se creusèrent dans les mers intérieures européennes.

Riss.
La troisième glaciation, Riss (240 000 - 180 000 ans)  fut beaucoup moins étendue et en dehors des Alpes et des parties montagneuses de la Gaule, elle n'occupa que le nord de l'Allemagne et la Scandinavie (Saalien), les deux tiers septentrionaux des Iles Britanniques (Wolstonien), et, en Amérique du Nord le Canada et le nord des Etats-Unis (Illinoien) un peu plus étendue pourtant que la quatrième (Würm).

Ce serait d'après l'opinion la plus répandue aujourd'hui dans la période interglaciaire entre ce troisième glaciaire (Riss) et le quatrième (Würm) que seraient apparues les premières sociétés préchelléennes.

Würm.
L'évolution humaine se serait faite ensuite, d'abord durant le quatrième glaciaire, Würm  (120 000 - 10 000 ans), nommé Vistulien en Europe du Nord, Devonsien dans les Îles Britanniques et Wisconsien en Amérique du Nord : Acheuléen (1,4 millions d'années - 150 000 ans) et Moustérien (150 000 - 40 000 ans); puis durant la période Néo-wurmienne : Aurignacien (38 000 - 29 000 ans), Solutéen (22 000 - 19.000 ans). Tout le Magdalénien (16 000 - 12 000 ans), correspondant à un nouveau refroidissement occupe une véritable cinquième période glaciaire avec 4 avances et 4 reculs successifs des glaciers, auxquels Geikie a donné les noms d'Achen, de Bühl, de Gsnichtz et de Daum. Ces extensions glaciaires ont été notablement moins étendues que les quatre premières. Néanmoins le froid a été peut-être plus vif puisque le renne vivait en très grand nombre, par exemple dans les régions actuellement plutôt chaudes de la Dordogne, et l'on sait qu'aujourd'hui le renne ne peut se reproduire en abondance que dans le nord de la Suède et l'extrême-nord de la Russie. Le dernier postglaciaire, celui de Daum, a débuté un peu avant l'Azilien (12 000 -10 000 ans avant le présent) et le Tardenoisien.

Les érosions. Le creusement des vallées et les dépôts alluviaux
Les phénomènes glaciaires ont amené une accumulation énorme de glaces, sur les montagnes depuis 300 jusqu'à 1200 m d'altitude, formées avec l'extrême lenteur de pareils phénomènes. C'est cette masse de glaces, qui, en fondant à diverses reprises, a produit plusieurs fois des quantités d'eau lesquelles ont déterminé, soit des érosions et creu sements énormes, soit des amas formidables de cailloux roulés. Il y eut aussi des pluies considérables. De ce fait, les cours d'eau ont pris plusieurs fois un débit considérable, entaillant les rochers, creusant les vallées. D'autre part, les pluies avaient produit d'énormes ruissellements, tandis que l'action du vent était extrêmement active. Et ainsi se sont façonnées les vallées, détruites les montagnes et modifié profondément l'orographie. Il s'est alors formé sur les parois des vallées des terrasses correspondant à des stades successifs de l'érosion, et également d'énormes dépôts morainiques dans les creux des montagnes et des alluvions dans le fond des vallées. Tout ce travail de modelé terrestre profond a été à peu près terminé vers la fin de l'Acheuléen. C'est pour cela que les terrasses, sur les flancs des vallées, renferment des couches variables : les unes possiblement reliquats de dépôts antérieurs au creusement, les autres déposées sur les terrasses postérieurement à leur formation. Enfin le vent a souvent accumulé sur les dépôts antérieurs d'énormes masses de sable argilo-calcaire brunâtre (terre à briques, loess). 

Faunes et flores quaternaires.
Les Humains de la période quaternaire ont vécu au milieu de faunes et de flores très variées, adéquates aux conditions climatiques extrêmement variables qui se sont successivement produites du fait des avances ou des reculs des glaciers survenus rythmiquement, comme nous venons de le voir, depuis le début du Quaternaire, en affectant tout l'Ancien continent et l'Amérique du Nord.

Faunes et flores successives répondent à cinq types :

1° Types des plaines chaudes du Nord de l'Afrique et du Sud de l'Asie, ayant existé en Europe dans les périodes interglaciaires, loin des périodes glaciaires : Eléphas mendionalis, Rhinocéros Merckü, Hippopotamus major au début du quaternaire. A partir du troisième interglaciaire Eléphas antiquus remplaçant le meridionalis. Flore : laurier, buis, figuier, aune, tilleul, saule, etc...

2° Types des prairies et forêts d'Europe et d'Asie (eurasiatique) ayant existé dans les périodes interglaciaires assez près des stades glaciaires : cerf, bison, cheval. Flore de nos forêts et prairies actuelles.

3° Types des steppes et des déserts de l'Est de l'Europe et du centre de l'Asie ayant existé aux environs des périodes glaciaires : âne et cheval désertiques, antilope saïga, gerboise, hamster. Flore : bouleau, sapins, trembles.

4° Types des toundras, plaines et sols glacés du voisinage du cercle arctique ayant existé aux alentours des glaciers : renne, boeuf musqué, renard arctique, glouton, lemming ; lichens et végétation arctique, auxquels il faut ajouter deux espèces actuellement disparues : le mammouth et le rhinocéros tichorinus revêtus d'une toison épaisse, tous apparus au moment de la quatrième glaciation.

5° Types des hautes montagnes à sommets neigeux chamois, bouquetin, mouflon, marmotte, coq de bruyère descendus des hauts sommets de l'Europe et de l'Asie occidentale dans les plaines au moment du quatrième glaciaire. (A. Capitan).