新石器時代，是指舊石器和銅器時代之間的一個考古文化時代，一般距今10000年前到4000年前，不過很多地區可以延續到3000年前。新石器時代，是人類從野蠻社會逐漸過渡到文明時代的關鍵時期。在這個時期，人類逐漸學會了農耕和畜牧。而中國是世界上最早產生農業的國家之一，也是水稻和粟的起源地。中國新石器時代的文化，在世界上也有著重要的作用。
大約在前6000年，中國南北普遍出現了新石器時代文化，其中最著名的當屬大地灣文化。大地灣文化中發現了距今7000年的黍和油菜籽，證明了這里是中國農業起源地之一。大地灣文化在黃河流域的影響深遠，后來的仰韶文化和馬家窯文化就是在此基礎上發展而來。除了大地灣文化之外，前6000年還出現了裴李崗、后李、興隆洼、磁山、彭頭山等文化。中國的文明起源，可謂滿天星斗。
前5000年，中國的母系氏族社會逐漸發展到了頂峰。當時，仰韶文化在黃河中下游發展壯大，它覆蓋了陜西、山西、甘肅、河南等省區。仰韶文化，可能處于傳說中的“三皇時代”，神農氏可能就是仰韶文化的創造者。除此，在東北興起了趙寶溝文化文化，這是紅山文化的前身；在山東半島出現了北辛文化，這是大汶口文化的前身；在江南出現了河姆渡文化，這是良渚文化的前身；在長江中游出現了湯家崗文化。每個地區的文化都處于不斷的發展過程中。
大約在前4000年，仰韶文化依然保持強盛，其他文化也迅速發展起來。在東北地區出現了紅山文化，這是一種游牧、農耕并存的文化，體現了西遼河流域的特色。紅山文化的玉器在中國玉文化中占據重要的地位，其中赤峰出土的C型龍造型獨特，赤峰市也因此被譽為“中華玉龍之鄉”。紅山文化的創造在分子人類學上多呈現N系，并且和仰韶文化有一定的聯系。
在山東半島，出現大汶口文化。這是東夷部族創造的一種農耕文化，在大汶口的陶器上發現了一些文字刻文，比較典型的是一個山上有太陽、云朵的符號，這個符號可能是東夷部落的圖騰符號，有人解釋為“昊”，東夷部族曾經出現太昊、少昊等首領。
大約在5500年前，母系氏族氏族社會開始向父系氏族過渡、仰韶文化、紅山文化和大汶口文化的墓葬都出現了等級分化，可見階級時代開始到來了。在西北出現了馬家窯文化，該文化是古羌人創造的，可能和戎狄有一定的關系。該文化是中國最早出現銅器的文化，標志著中國逐漸從新石器文化進入銅石并用時代。
大約在5000年前，仰韶文化消失了。原因可能是馬家窯文化和大汶口文化興起產生的東西夾擊。《史記》說：“軒轅之時，神農氏世衰。諸侯相侵伐，暴虐百姓，而神農氏弗能征。”神農氏創造的仰韶文化衰落，于是中原的大亂。而廟底溝文化可能是炎帝部族創造，大汶口則是蚩尤這個支系。另外，南方的屈家嶺文化已經向北推進到了南陽盆地，這是三苗部族北上的證據。在東南，良渚文化異軍突起，建設了大規模的城市，是中國文明開端的重要表現。而在東北，紅山文化衰落，被小河沿文化和雪山文化取代。
大約在4500年前，龍山文化已經一統中原。當然，中原各地的龍山文化也有各自的地域特色，畢竟文化是不斷融合的，不可能完全取代。為什么會出現龍山文化一統中原的現象呢？很可能是黃帝部族對炎帝、蚩尤發動了戰爭，建立了炎黃—東夷部落聯盟，于是中原趨于統一。在西南地區，出現了寶墩文化，這是三星堆文化的前身，可見古蜀文明也是比較古老的。
大約在4000年前，也就是堯舜禹的時代。這時候，西北的馬家窯文化已經被齊家文化取代。在中原，龍山文化依然保持強盛，并且出現了石峁遺址。而在南方，許多新石器文化走向消失了。例如良渚文化消失了，這可能和4000年前的大洪水或者海平面上升有關。長江中游的文化也消失了，這可能和堯舜禹三代不斷南征三苗集團有關。在東北，夏家店文化開始興起，該文化或許和先商文化有一定的聯系。
大約在前1900年，龍山文化消失了。龍山文化很可能是炎黃—東夷聯盟創造的文化，而現在東夷和炎黃又分道揚鑣了。圖中的新砦期文化就是夏文化的早期，而越石文化則是東夷部族的文化。夏朝前期的東夷又被稱為九夷，他們活動范圍很大，一直和夏朝處于戰爭的狀態。
大約在前1600年，這時候是夏朝的末期。在夏朝少康中興之后，夏朝得以穩定下來，二里頭文化就出現在了夏朝少康中興之后。這幅圖中，商的早期文化已經出現在了河北一帶，也就是下七垣文化。后來，商人聯合東夷部族消滅了夏朝。在西南地區，三星堆文化出現，古蜀進入到了文明階段，這是一種十分特別的青銅文明。另外，陜北的石峁遺址在夏朝時期結束，原因不明，或許是炎黃部族南遷，導致北方空虛，據點淪陷。
商朝之后，中華大地就普遍進入了青銅時代，中國的新石器時代基本結束了。當然，南方還有一些非常落后的民族還處于石器時代，但這已經不是主流了。從以上的內容可以看出，中華文明的起源是“多元一體”的。中華文明是各族各地文化不斷交融形成的結果。