В Восточном Казахстане известны раннепалеолитические находки из местонахождения Козыбай. В западных предгорьях Нарымского хребта, на восточном побережье Бухтарминского водохранилища обнаружено два палеолитических местонахождения — Курчум-1 и Курчум-2. Охристые глинистые отложения, где были обнаружены артефакты, соответствуют усть-убинской свите, верхняя граница которой датируется возрастом ок. 1,8 млн л. н. Подстилающие их красноцветные глины могут относиться к павлодарской или вторушкинской свите плиоцена.
Индустрия стоянки Шахбагата (протолеваллуа-ашель) на территории Форт-Шевченко (Мангышлак) имеет сходство с орудиями олдувайской культуры, индустрия стоянки Шахбагата (леваллуа-ашель I) соответствует среднему ашелю.
Орудия труда архантропов в горах Каратау (Кызылтау, Кошкорган, Шоктас), в Мугоджарах, Мангышлаке и современном Северном Прибалхашье датируются возрастом 1 млн — 800 тыс. лет назад. Артефакты: рубило, чоппер, чоппинг. Сырьё для создания орудий труда: речная галька, кремень. Технология обработки: ретушь.
Ранний палеолит это время обитания архантропов и палеоантропов. За этот длительный период сменилось несколько археологических эпох и произошло значительное развитие материальной культуры.
Около 12—5 тысяч лет до н. э. произошло потепление климата, закончилось последнее валдайское оледенение. Появились стоянки по всей территории современного Казахстана. Исчезли крупные животные (мамонты, шерстистые носороги и др.). Были изобретены лук и стрелы, наконечник в виде шарика, появились лодки (активное рыболовство), вкладывающие оружия, ловушки, силки, в охоте использовались одомашненные волки (собаки), резьба по кости, одежда из шкур.
Около 5 тыс. лет до н. э. — каменные орудия труда, керамика. Возникло земледелие, скотоводство. На территории современного Казахстана обнаружены более 500 стоянок (пещера Караунгур, стоянки Саксаульская, Акеспе, Куланды). Неолитическая революция. Орудия труда: зернотёрка, топоры, мотыги, ступки. Обработка орудий труда: шлифование, пиление, полировка. Сырьё: нефрит, гранит. Зачатки горного дела: выплавляли, медь, свинец, золото. Культуры: атбасарская (конец 7 — начало 6 тысячелетия до н. э.), кельтеминарская (конец 4 — начало 2 тысячелетия до н. э.), айдабольская, маханджарская (большинство памятников найдено в Тургайской ложбине, на Тоболе известна лишь стоянка Алкау-2), усть-нарымская.
Наряд женщины андроновской культуры
К эпохе неолита/энеолита относится стоянка рыболовов Коскудук І на берегу Каспийского моря близ Актау (конец V — первая половина IV тыс. до н. э.), индустрия которой имеет как архаичные типы орудий оюклинской культуры, так и материалы шебирского типа хвалынской культуры. Человеческое захоронение на стоянке Коскудук І — самое древнее в Казахстане. Около Железинки (Павлодарская область) найдено погребение женщины эпохи неолита, в котором была произведена кремация. На правом берегу реки Иртыша в двух километрах выше посёлка Лебяжьего (Акку) обнаружил кости Homo sapiens и глиняный сосуд в форме горшка c типичным андроновским орнаментом. На Притобольской стоянке найден фрагмент пряслица с просверленным отверстием, что свидетельствует о распространении ткачества.
Неолит характеризуется многочисленными памятниками, обнаруженными во всех регионах Казахстана. Одной из важных проблем неолита на территории Казахстана является проблема определения своеобразия каменной индустрии и выделения локальных вариантов неолитической культуры. Наряду с охотой и рыболовством, зародились земледелие и скотоводство. Стоянки эпохи неолита обнаружены повсюду на территории Казахстана, но наиболее значимой является пещера Караункур (Южный Казахстан). Здесь обнаружены каменные, костяные изделия, керамика, кости животных — кулана, медведя, оленя, джейрана, кабана, косули, лошади, и т. д. Поселение неолитического времени имеется также на острове Кулалы в Каспийском море.
IV—III тыс. до н. э. — появление медных изделий. Найдено до 100 поселений с литейными мастерскими (районы Жезказгана, Зыряновска и др.). Ботайская культура — относится к стоянкам: Ботай, Красный Яр, Бестамак. Антропологический тип людей: протоевропеоидный. Орудия труда: кремнёвые. Технология обработки: отщеповая. Некоторыми авторами ботайской культуре приписывалось первенство в одомашнивании дикой лошади. Однако, по данным исследования древней ДНК оказалось, что ботайские лошади не имеют отношения к домашней лошади, а являются родственными дикой лошади Пржевальского. Терсекская и ботайская культуры вместе с близкой суртандинско-кысыкульской культурой образуют южную провинцию зауральской общности энеолитических культур геометрической керамики.
В Джунгарском Алатау чтобы кормить зимой овец и коз, имевших ближневосточное происхождение, местные скотоводы выращивали просо 2700 лет до нашей эры, а значит скотоводство распространялось во Внутреннюю Азию через Внутренний азиатский горный коридор[en] (IAMC) ещё до притока людей с западно-степным происхождением (ямная или афанасьевская культура).
