Последняя, и очень важная, стадия каменного века (около 5 тыс. — 3 тыс. лет до н.э.) — неолит (от греч. «не'ос» и «ли'тос»). В эту эпоху человек впервые создал искусственные материалы — керамику и текстиль. Основные же орудия труда по-прежнему делались из камня, кости и дерева. Главным камнем оставался кремень. Но люди освоили и яшму, нефрит, горный хрусталь. Из приёмов обработки камня преобладали двусторонняя оббивка, ретушь, шлифование, пиление, сверление. Шлифовать стали и кремнёвые орудия, подсыпая мокрый песок. Интенсивно развивалась техника пиления. Изготовлять подвески, особенно бусы, удобнее было из стандартных заготовок, и здесь помогала пила.
С ростом населения и развитием хозяйства увеличилась потребность в сырье для производства орудий. Чтобы добыть кремень, в меловых отложениях пробивали глубокие ямы. Когда достигали слоя, содержащего искомую породу, яму расширяли боковыми штольнями. На стенках шахт сохранились следы от ударов роговых мотыг. Найдены и сами мотыги, и роговые кирки. В древних кремнёвых разработках встречаются рога оленей, служившие в шахтах рычагами. В одной из таких шахт на территории Польши археологи нашли «шахтёра», погибшего под завалом. С ним были его инструменты — мотыга и кирка, светильник-жировик, сосуд для воды, остатки корзины с добытым кремнём.
Среди находок неолита есть все основные типы каменных изделий, сформировавшиеся в эпохи палеолита и мезолита: резцы, скребки, проколки, свёрла, ножи, скрёбла, зубчато-выемчатые орудия, пластины и отщепы с ретушью; при этом формы орудий и охотничьего оружия более совершенны по сравнению с предшествующими периодами.
В эпоху неолита начинается переход к принципиально иным формам хозяйства — от потребляющего (охота, рыболовство, собирательство) к производящему (земледелие и скотоводство). С различиями в природных условиях связаны и неодновременность такого перехода по регионам, и несхожесть жилищ, бытовых вещей, формы орудий. Если в южных областях уже осваивали скотоводство и земледелие, то на севере ещё господствовало потребляющее хозяйство. На раскопках в зонах развития производящих форм хозяйства учёные обнаружили много наконечников стрел и копий, орудия, связанные с обработкой охотничьей добычи. Однако преобладали здесь, безусловно, земледельческие орудия: вкладышевые жатвенные ножи, серпы, мотыги, кирки и зернотёрки.
Серпы (жатвенные ножи) — тип вкладышевых орудий, они состоят из костяной основы и микролитов. Мотыги делали из кости, рога, камня; формы их различны. Кирки изготовляли из тех же материалов; их формы близки к современным. На раскопках в среднеазиатском поселении Джейтун, как и во многих других раннеземледельческих поселениях, нашли основы жатвенных ножей и зернотёрки. Зернотёрки — плоские заглаженные или шлифованные камни, между которыми растирали зерно в муку. В таких поселениях часто встречаются каменные пестики, похожие на современные.
В северных лесных областях находят в основном предметы охотничьего вооружения, рыболовные снасти, рубящие изделия. В неолите здесь появились крупные наконечники копий, костяные кинжалы с кремнёвыми вкладышами. Кремнёвые наконечники стрел чрезвычайно разнообразны. Встречаются даже искусственно затупленные: с ними охотились на пушного зверя — чтобы не портить шкурку. Наиболее характерны для неолита наконечники стрел с черешком. По фрагментам неолитических луков видно, что эти изделия часто снабжались роговыми обкладками — для большей упругости. На крупного зверя охотились с копьями, у которых были массивные кремнёвые наконечники, и с большими, до 2 м, луками-самострелами — их ставили на водопойных тропах.
К неолиту относятся массовые находки орудий рыболовства. Люди научились тогда необычайно искусно изготовлять рыболовные снасти — например, составные рыболовные крючки из каменного грузила, изогнутого деревянного стержня и звериного когтя на конце.
С неолита известны пряслица — маленькие колечки из твёрдых материалов. Пряслица насаживали на веретено, и оно равномерно вращалось при прядении. Массовая находка в поселениях позднего неолита — ткацкие грузики из камня или глины, служившие для натяжения нитей основы простейшего ткацкого стана. Такой стан первоначально представлял собой деревянную раму. Его ширина определяла ширину получаемой ткани и дальнейший крой одежды. В работу шли нити, спрядённые из специально обработанных волокон шерсти и растений — крапивы, конопли, льна. Ткани из хлопка и шёлка появились позднее. Все эти новшества свидетельствуют о широком распространении ткачества. Одновременно заметно уменьшилось количество орудий, необходимых для выделки кож и меха, — скребков и проколок.