旧石器时代是石器时代的早期阶段，在考古学上是以使用打制石器为标志的人类文化发展阶段，距今约二百五十万至一万年，经历了能人、直立人、早期智人和晚期智人阶段。
中国旧石器时代考古起步较晚。到二十世纪初，中国还没有确切的发现过旧石器时代的遗物，于是许多学者甚至怀疑中国是否存在过石器时代。1920年法国神父桑志华在甘肃庆阳县发现了一块人工打磨的石核和两件石片，为中国发现最早的旧石器。从此正式开启了中国旧石器时代的考古事业。
经过多年的考古工作，建立起中国旧石器时代文化发展序列的框架，证实了中国大江南北遍布着旧石器时代文化遗迹和遗物。如距今约一百八十万年前的西侯度文化和距今约一百七十万年前的元谋人化石，是中国境内目前已知最早的古人类化石和他们打制的石器。著名的还有北京周口店发现的北京人和山顶洞人遗址。
1929年，中国考古学家、古生物学家裴文中先生在北京市西南周口店龙骨山上的裂缝堆中，发现了一个完整的远古人类的头盖骨化石。消息传出，引起了世界关注，被当时国外学术界誉为古人类研究史上最令人震惊的发现。这颗头骨保留着很多原始性，如额骨低平，明显后倾；眉脊骨粗壮而且向前突出；面部较短，吻部前伸；下颌骨前部向后方倾斜。与蓝田猿人相比，其脑壳较薄，脑量增大；比之现代人，脑量则较小。据研究，该原始人类生活于距今七十万到二十万年前。因其发掘地点，被命名为“北京人”。
1930年，裴文中又在龙骨山顶部发现了距今约两万年的古人类化石，命名为“山顶洞人”。其身体特征与蒙古人种分支的现代中国人、美洲印第安人和北极爱斯基摩人极为相似，其体质特征比北京人又大大前进了一步。
经过不断发掘，龙骨山上还出土了众多的头盖骨、体骨、肢骨、面骨，以及石、骨、木器具，反映了北京人和山顶洞人的生活状态。其中，北京人洞穴遗址内厚厚的灰烬层，是人类用火的最早证据。山顶洞人骨针和装饰物的发现则说明其已具有一定的审美意识和缝制衣服的能力。
发现北京人和山顶洞人，解决了十九世纪发现爪哇人以来，围绕科学界近半个世纪的“直立人”究竟是猿还是人的争论，为人类起源提供了大量富有说服力的证据。然而令人痛惜的是，无比珍贵的北京人头盖骨久已失去音讯。据说，抗日战争期间，为了安全起见，本来准备送往美国避难，但因珍珠港事件的爆发未能实现。从此之后，头盖骨不知去向，成为近代史上的不解之谜，也给中国人留下了无尽的遗憾。
