当時はトムセンの三時代区分法によって、原始時代は石器時代・青銅器時代・鉄器時代に分類されており、農耕が始まったのは青銅器時代からであり、石器時代に農耕が行なわれていなかったというのが定説であった。山内は、東北地方の土器を収集する過程で、縄文土器の特徴を持つ弥生式土器の底部に籾の痕が残っているのを発見し、1925年に「石器時代にも稲あり」として発表した。1934年には「稲の刈り方」を発表して、中国でのアンダーソンの農耕具研究を参考に、当時からイヌイットの肉切包丁に類似することから石包丁と呼ばれていた石器に、鎌としての可能性を指摘して、その際にどのような使用法が考えられるかを提示した。さらに、1936年には「磨製石刃石斧の意義」を発表し、弥生式土器に伴う磨製石斧が斧ではなく、土掘具ではないかと指摘した上で、弥生文化における農耕は道具と共に伝播したものだと主張した。翌1937年、山内は「日本に於ける農耕の起源」を発表して、縄文土器に伴う打製石斧や弥生土器に伴う磨製石斧は鍬とする一方で、弥生時代における農耕は縄文時代における女性の採集活動の延長に過ぎず、その規模はアイヌや台湾原住民におけるHackbau程度であり、灌漑が伴う本格的な農耕が始まるのは古墳時代以降だと主張した。これは、当時森本六爾が山内に影響されて自らの主催する雑誌『考古学』上で農耕特集を連発し、弥生文化にも農耕があったと主張する中で、山内のプライオリティーを無視していたからだとも言われている。
土器型式による編年と並んで山内の偉大な業績のひとつに挙げられるのが、「縄文原体]を解明したことである。縄文原体とは、「縄文土器」の名称の由来にもなった「縄文」を施す道具（植物繊維を縒った物、縄）のことである。それまでの研究者の説では、「縄文」について筵を押し付けたものであるとか縄を押し付けたものであるなど様々な説があったが、いずれも観察による推測にとどまっていた。山内は紙縒りで様々な縒り方の紐を作り、それを実際に粘土の上で転がしたり押し付けたりすることで、多くのバリエーションを持つ「縄文」が生じることを解明した。
多くの遺跡の発掘調査および型式学的研究に裏打ちされた的確な視点により、日本全国の縄文土器型式編年を初めて作成し、「縄紋土器の細別と大別」として発表した。縄文土器の型式には型式の標準資料となる土器がはじめに、あるいは多く出土した遺跡の名称を採ってたとえば「大木式」（標式遺跡は、大木囲貝塚）などと名称を付けるが、特に関東から東北地方の多くの型式名は山内が調査に関係した遺跡の名称から採られている。
1946年、民族研究所の調査のため満蒙・北支方面で調査中、江上波夫らとともに安東で終戦を迎え、帰国が困難となった八幡一郎に代わり、山内は東京帝国大学理学部人類学教室非常勤講師になり、翌年には委託講師となった。戦後になって、山内は戦前から温めていた縄文原体の研究をまとめ始めた。そして縄文原体をはじめとする縄文の総合的研究は1962年3月31日、「日本先史土器の縄紋」として京都大学に提出された。この論文により山内は京都大学より文学博士の学位を授与され、同日、東大を停年退官。4月成城大学文芸学部教授に就任した。一方で、山内は縄文時代の始まりについて、ヨーロッパの土器年代や石器の年代から約3,000年前としていたが、戦後になって夏島貝塚の縄文時代早期の包含層の炭素14年代測定が行なわれたところ、約9,500年前という結果がでた。これに反発した山内は「縄紋草創期の諸問題」のなかで型式が増加しすぎた縄文時代早期を縄文時代草創期と縄文時代早期に分けた上で、草創期の年代を約4,500年前と主張し、炭素14年代測定法による年代観を、「極端な年代のインフレーション」「アメリカ帝国主義の崇拝」「八紘一宇思想」（「画竜点睛の弁」より）などと痛烈に批判した。しかし、山内が反論に用いた大陸の遺物の年代が不明瞭であり、また山内の石器の認定法に問題があったため、支持されることなく、芹沢らの炭素14年代測定法による年代測定が主流となっていった。1970年8月29日、糖尿病に伴う肺炎で逝去。68歳の生涯を閉じた。
次に学術の世界でドイツ語で「フォアゾクラティカーVorsokratiker」と呼ばれているソクラテス以前の哲学者（紀元前6世紀ころ～前4世紀ころ）らがどのように考えていたかを見てみよう。彼らはさかんに自然について考察していたわけであるが、現代まで伝わっているのは基本的に、後の哲学者たちが書いた文章の中に含まれる断片的なテキストなので、彼らがどのように考えていたのか正確に知ることは難しい。彼らは深い思想をたたえていたようにも読めるが、伝えられたのが断片的な短い言葉であるがゆえにそういう印象を生んでいるだけなのか判断のつきかねる面もある。イオニア人たちは、αρχη アルケー を探求したが、このアルケーというのは現代ではぴったり一致する概念があるわけではないが、「原理」とも「起源」とも、知識理論の「公理」とも、物質世界の「（構成）単位」とも言えるようなものであったのかも知れない。（アルケーの探求などと関連させて）「イオニア人たちはミュトス（神話）を超えてソピア（知）へと向かった」などと言われる。アルケーは、タレスが水と、アナクシメネスが空気と、ヘラクレイトスが火と言ったと伝わるが、それはそこに語られる水や空気や火が、生命・心・思考なども含めて全ての自然の諸現象を説明するのに充分なほどに精巧なものだ、とする見方を示している。またアナクシメネスにおいては空気が「すべてのものがそこにおいて構成されている」といった性質のものとされていたことからすると、それは形而上学的な宇宙論へと連なるものであったともいえる。こうした考え方は、現代では唯物論寄りのものと見なされることが多いが、その一方で彼らは物質的存在の内に生命力を見出していた。デモクリトスは原子論を、プラトンは有機体論を、アリストテレスは質料形相論を提示した。これら、紀元前400年から紀元前300年ころにかけて提示された競合的な理論は、この時代にしてすでに、その後の時代の哲学や学問が見せることになるおおまかな輪郭をあらかじめ示しており、これらの観念群は、その後 物質に関する知識が進展する中で、繰り返し現れてくることになり、大きな影響を与えることになった。デモクリトス(B.C 460-367)の原子論については「原子論」の記事に説明を譲ろう。