Lịch sử thế giới giai đoạn đầu thường được chia thành những thời kỳ mang tên các vật liệu kỹ thuật chủ yếu được sử dụng của thời đó: đồ đá, đồ đồng và đồ sắt.
Ba phân kỳ chính là thời đồ đá, thời đồ đồng và thời đồ sắt. Sự phân chia này bao trùm các giai đoạn lịch sử khác nhau của nhiều vùng khác nhau trên thế giới, chúng thể hiện các giai đoạn của sự phát triển chứ không phải theo niên đại lịch sử cụ thể. Ví dụ, tại Çatal Hüyük (Thổ Nhĩ Kỳ), việc sử dụng đồng bắt đầu vào khoảng năm 6200 TCN, trong khi đối với thổ dân Úc, thời kỳ đồ đá tiếp tục gần như tới tận ngày nay.
Ở Trung Hoa cổ đại, thời kỳ đồ đồng bắt đầu vào khoảng năm 2700 TCN và kéo dài hơn 2.000 năm. Ở những nơi khác, kỹ thuật được du nhập thông qua tiếp xúc với người nước ngoài. Tại châu Phi, nghề làm đồ sắt bắt đầu được du nhập từ Ai Cập vào khoảng năm 800 TCN và đưa châu Phi thoát khỏi thời đồ đá. Một trong những phát minh quan trọng nhất là bánh xe, được người Sumer dùng đầu tiên cách đây hơn 5.000 năm. Bánh xe cần bề mặt tương đối phẳng, ví dụ con đường, để có thể lăn được. Thuyền cũng là phương tiện giao thông quan trọng và thuận tiện nhất, lúc đầu là thuyền có sào chống, sau đó đến thuyền có mái chèo và thuyền buồm. Nhiều nền văn minh sơ khai phải dựa vào sông và thuyền để đi lại.
Con người cần nhiều công cụ để trồng trọt, làm việc nhà và làm vũ khí. Từ cây kim sợi chỉ, bát đũa ăn cơm, chai lọ, bàn ghế, mai thuổng, cưa cho tới những thanh kiếm và các phiến gỗ nặng để phá thành - tất cả đều đã được phát minh qua nhiều thế kỷ để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu khác nhau. Mỗi vật dụng ra đời lại làm cuộc sống dễ dàng và thuận tiện hơn. Những đồ vật này tạo cơ hội cho các nền văn minh đô thị xuất hiện và phồn thịnh.
Mọi kỹ thuật được sử dụng thời nay đều có nguồn gốc từ thời kỳ tiền sử này. Ngày nay chúng ta dùng máy tính điện tử, nhưng những dụng cụ tính toán như bàn tính đã được phát minh từ hàng nghìn năm trước.
Khoảng 9000 TCN Những mũi tên đầu tiên được làm ra ở châu Mỹ
Khoảng 8000 TCN Nghề nông ra đời ở Lưỡng Hà
Khoảng 3000 TCN Bánh xe đã được dùng trong xe ngựa ở Lưỡng Hà
Khoảng 2700 TCN Người Trung Hoa bắt đầu làm đồ đồng và dệt lụa
Khoảng 2500 TCN Gạch lần đầu tiên được dùng để xây nhà ở châu thổ sông Ấn
Khoảng 1500 TCN Người Hittite luyện sắt ở Trung Đông