Археологи исследовали более двухсот стоянок неандертальцев, в том числе негроидного типа, от Донбасса к Закарпатью и пришли к выводу, что наиболее заселенным в те годы был Крымский полуостров.
В период позднего палеолита (40—12 тысяч лет назад) Украину покрывали степи и лесотундра, пересекаемые течением Днестра и Днепра; появился неоантроп (кроманьонец), принадлежавший к типу homo sapiens — человека разумного.
Кроманьонцы уже объединялись в племена, которые более успешно могли охотиться на крупных животных. Именно в позднем палеолите максимального развития достигают охотничий промысел и рыболовство, люди научились делать до 80 видов орудий труда. Зимние жилища сооружались из костей и бивией мамонтов, шерстистых носорогов, оленьих рогов, деревянных брусьев и покрывались шкурами. Хотя это подтверждает широкое распространение охоты (за 35—10 тысяч лет до нашей эры), одновременно в некоторых регионах начался ее кризис и постепенный переход к одомашниванию животных.
В селениях позднего палеолита проживало от 25 до 70 человек. Средняя продолжительность жизии кроманьонцев скорее всего не превышала 23—26 лет. На всей территории Украины (в современных ее границах) тогда проживало не более 20—25 тысяч человек. Происходило объединение кровных родственников по материнской линии в родовую общииу на основе матриархата — ведущей роли женщин. Первобытные люди позднего палеолита освоили рисование и музыку, учились рационально мыслить. Укрепились начала религиозной веры анимистического характера. Проживавшие иа территории Украины племена поддерживали связи с населением Центральной и Западной Европы с помощью бартерных операций, между ними происходили также периодические столкновения.
В мезолите (9—6 тысяч лет до нашей эры) природные условия на землях Украины стали напоминать современные. Выделились четыре прнродно-ландшафтные зоны: лесная — Карпаты, Волынь, Полесье; регионы Правобережной и Левобережной лесостепи; степная зона; регион горного Крыма. Люди стали все больше осваивать водоразделы, долины мелких водотоков.