「中石器時代」(Mesolithic, Middle Stone Age) は、石器時代の中ごろに当る約20,000年前から約9,000年前の時期を指すが、これは人類の技術発展に基づいた区分である。この時期は約10,000年前に当たる更新世の終わり頃に始まり、地域によって様々な農耕の導入を終わりの契機とする。近東など一部地域では、更新世の終わり頃には農耕が始まっており、そのようなところでは中石器時代の定義は短い期間のあやふやなものになる。また氷河の影響を受ける地域では「亜旧石器時代」という用語が適する。逆に第四期氷河時代(en)終焉によって自然環境が好転する恩恵を受けた地域は、はっきりした中石器時代を迎えた。北欧では、広がる湿地帯から食糧をたくさん得ることが出来た。同様に、マグレモーゼ文化やアジール文化(en)なども豊富な資源を背景に人類が発展を見せた。ヨーロッパ北部ではこのような時代は6000年前まで続いた。この時代の遺跡は少なく点在状態にあり、古代のごみ捨て場である貝塚程度しかめぼしいものが見つからない場合もしばしばである。しかし貝塚はその当時の生活様式に関する情報を与える。食糧は貝殻類に限らず動物や鳥類の骨など、また既に犬を飼う習慣を持っていた事、時に人骨や石器類も発見される。多くの地域で、中石器時代を特色づけるものは小さな燧石を用いた道具類であり、細石器やマイクロビュラン、漁具、石製手斧(en)などがある。また、場所によってはカヌーや弓なども木製具も発見されている。このような技術はアフリカのアジール文化で起り、北部アフリカのイベロ-マウリシオ文化やレバントのケバラン文化を通じてヨーロッパに伝わった。この他にも独立した発見も無視されてはいない。中石器時代の文化は主にホモ・サピエンスが担ったが、ネアンデルタール人のような種族もまた共存しており、彼らも痕跡を残した。
「旧石器時代」 (Paleolithic) は「石器時代の古い頃」を意味し、石を道具として用い始めた時期を指す石器時代の初期に当たる時代区分となる。これもさらに区分され、初期に当たる前期旧石器時代(en)はホモ・サピエンスの前段階に当たるホモ・ハビリス（と近縁種）が石器類を使い始めた約250万年前頃に相当する。初期のホモ・サピエンス登場は、約20万年前の中期旧石器時代(en)となり、彼らは初歩的な言語を扱うのに充分な能力を獲得する変化が、頭蓋骨の顎部骨格を分析した結果から認められた。現在の人類に直結する新人が現れたのは約4万年前頃であり、彼らが使う石器や骨角器など使用する道具類は精巧で種類も豊富になり、埋葬(en)や原始的な音楽(en)が見られるようになった事も中期旧石器時代の特色である。芸術(en)は約30,000年から約10,000年前の後期旧石器時代には始められていたと言われる。フランスのラスコー洞窟の壁画やヴィレンドルフのヴィーナスが製作されたのもこの時期に相当する。また、数の概念もつくられたらしく、コンゴ民主共和国で出土したヒヒの骨に刻まれた記号は最古の数表現と思われる。旧石器時代に人類は、狩猟採集社会で遊牧民的な生活を送っており、その社会(en)も非常に小規模で平等なものだったが、豊富な食糧調達が可能なところや、貯蔵方法の発展によって首長や社会階層を持つような複雑な共同体を構成していたところもあった。
猿から進化して人類が誕生した時期は、約400万年前と言われる。最古の人類化石はアウストラロピテクスなど猿人であり、彼らは二足歩行をして非常に簡単な石製道具を使用した。彼らの発生や進化の過程には様々な説が提示されている。
考古学的には、4世紀はヤマト王権による中央集権化に伴い東国の軍事的征服が行われている時期で、この頃には朝鮮半島から乗馬風習が伝来している。甲府盆地では畿内から東海地方を経て古墳文化が流入し、盆地南部の曾根丘陵（甲府市）において定着する。曾根丘陵に展開された米倉山・東山古墳群では4世紀から畿内色の強い前方後円墳が出現し、大和の三輪氏と共通の信仰が持ち込まれていることから、ヤマト王権から派遣された甲斐国造によって築造されていたと考えられている。この頃には甲府市塩部の塩部遺跡の方形周溝墓から4世紀後半代の馬歯が、甲府市下向山町の東山北遺跡の方形周溝墓からは4世紀末の馬歯が出土している。また、甲府市の横根・桜井積石塚古墳群の石室内や甲斐市志田のお舟石古墳の周溝からも古墳時代の馬が出土している。山梨県を含む中部高地では西日本に先行する列島最古級の時期に馬の資料が出現しており、長野県長野市の篠ノ井遺跡からも4世紀後半代の馬歯が出土している。一方で、近年は西日本でも古墳前期にあたる大阪市の西岩田遺跡や八尾市の亀井遺跡などで東日本とのギャップを埋める最古級の馬遺体が出土しており、この時期の馬を古墳時代中期以降の本格的な馬導入とは区別した「散発的渡来」と位置づける説もある。馬の年齢は馬歯の摩耗状態から推定する手法が確立されており、この手法に拠れば山梨県の古墳時代の馬では塩部遺跡で4歳、横根・桜井積石塚古墳群で弱齢、三個体が出土したお舟石古墳で4歳から6歳と、弱齢の傾向にあることが指摘されている。東山古墳群では4世紀後半に最大規模の甲斐銚子塚古墳が出現する。銚子塚古墳の被葬者はヤマト王権と強い関係を持ち、東国経営において重要な役割を果たした人物であると考えられているが、これを記紀に記されるヤマトタケルの東征の途上に立ち寄った酒折宮伝承と関係付ける説がある。これはヤマト王権の東国制覇を反映していると考えられている東征において、ヤマトタケルを饗応した御火焼之老人を甲斐の在地首長とするもので、黒駒伝承と並び古代甲斐とヤマト政権を結ぶ伝承であると位置づけられている。一方年代的な問題や他の伝承から老人は坂東地方の国造と考えられ、また4世紀後半の築造という年代から甲斐国造の始祖である塩海宿禰の墓と見る説もある。甲府盆地では黒駒伝承の時期にあたる5世紀以降に中道勢力が弱体化し、盆地各地へ勢力が拡散し中小規模の古墳が築造されている。5世紀後半には部民が設置され、中道勢力の首長権力を継承した盟主墳である考えられているかんかん塚古墳（茶塚）からは山梨県最古の5世紀後半の馬具が出土し、新興勢力の王塚古墳・大塚古墳などでも馬具が出土している。現在のところ馬産や貢上が行われていた確証はなく、雄略朝の黒駒伝承が同時代の歴史的事情を反映しているかは不明。