יריעת המחקר הארכאולוגי של ארץ ישראל הורחבה באופן ניכר בעקבות עבודתה של דורותי גארוד שחפירותיה בארץ ישראל חשפו את עברה הפרהיסטורי של הארץ. גארוד הגדירה את התרבות הנאטופית, תרבות ייחודית של ציידים-לקטים על סף המהפכה החקלאית, במערת שוקבא ביהודה ובמערת הנחל בנחל מערות. גולת הכותרת של עבודתה הייתה חפירת מערות האדם הקדמון שעל הר הכרמל (1929-1934). על המדרון המערבי של הכרמל, במערת תנור נחשף שלד של אישה ניאנדרטלית, שנחשב "אחד ממאובני אנוש החשובים ביותר שנמצאו אי-פעם", במערת תנור גארוד חשפה גם רצף ארוך ביותר (לפחות חצי מיליון שנה) של תרבויות פלאוליתיות: התרבות האשלית, התרבות האשלו-יברודית והתרבות המוסטרית. במערה אחרת בנחל מערות, מערת הגדי (א-סחול), גילתה גארוד את שלדיהם המאובנים של בני אדם בעלי אנטומיה מודרנית (הומו ספיינס), מלפני כמאה אלף שנה (התרבות המוסטרית). בשנת 1935 חפרה גארוד באתר גשר בנות יעקב וגילתה כלים אופייניים לתרבות האשלית הקדומה, מלפני 780,000 שנה.