Questo periodo ebbe luogo durante l'ultima interglaciazione e la fase iniziale dell'ultima glaciazione, cioè alla fine del Pleistocene, tra 150.000 e 40.000 anni fa. I numerosi cambiamenti climatici determinarono la discesa dei limiti delle nevi perenni e quindi anche della vegetazione d'altura.
L'abbassamento del livello del mare in tutto il mondo, con la conseguente emersione delle piattaforme continentali, determinò l'aumento del terreno sfruttabile dall'uomo preistorico.
In questo periodo è attestata la presenza dell'Homo sapiens Neanderthalensis, il cui nome trae origine dalla località tedesca di Neanderthal, presso Düsseldorf, dove vennero fatti i primi ritrovamenti (1857).
L'uomo di Neanderthal è caratterizzato da una struttura ossea massiccia, un cranio ed un cervello piuttosto sviluppati, la fronte sfuggente e le arcate sopraccigliari ben marcate. La sua presenza è attestata in tutta Europa. In Italia sono stati fatti molti rinvenimenti in quasi tutte le regioni, ad esempio in Liguria (Grotta dei Balzi Rossi di Grimaldi) e nel Lazio (Monte Circeo). Molto più scarse sono le testimonianze nell'area alpina, soprattutto nelle valli più interne, probabilmente rese impraticabili, a quell'epoca, dalla presenza del ghiaccio.
Nella regione atesina l'uomo poté occupare siti posti ai margini delle Prealpi, in un ambiente interessato dalla steppa e dalla tundra, come dimostra l'analisi paleoambientale compiuta, in particolare, presso la grotta delle Fumane, in Valpolicella.
In Trentino, sono stati rinvenuti diversi strumenti in selce, ad esempio sull'altopiano delle Viotte del Bondone (1600 metri di altezza) e presso la piana della Marcesina (nella zona dell'altopiano di Asiago).
I manufatti in selce, realizzati dall'uomo del Paleolitico medio, possono essere attribuiti all'"industria musteriana".
Con il termine "industria" si indica il metodo di fabbricazione di oggetti vari, in questo caso litici. Con il termine "musteriana", si vuol fare riferimento ai manufatti litici trovati in una grotta francese, che presentano caratteristiche simili a molti altri trovati in varie località europee, nello stesso periodo, a cui quindi si è voluto dare un nome comune.
I manufatti prodotti erano realizzati in diverse dimensioni ed erano ottenuti non solo attraverso la percussione diretta, come nel periodo precedente, ma anche ponendo fra il percussore e la pietra uno strumento intermedio, come fosse uno scalpello (percussione indiretta).
Le risorse alimentari dell'uomo del paleolitico medio si basavano ancora sulla raccolta di prodotti spontanei della terra, sulla pesca e sulla caccia, soprattutto di stambecchi, camosci, cervi, orsi, cinghiali, alci, mammut. In base ai rinvenimenti fatti fino ad ora, sembra che la caccia venisse intrapresa sia da singoli individui che da gruppi, ma non ci sono prove dell'utilizzazione di armi usate specificatamente per uccidere una determinata specie animale e nemmeno prove di uno sfruttamento selettivo di particolari specie.
Anche durante il paleolitico medio, quindi, l'uomo era nomade e viveva o in caverne o in ripari rocciosi oppure in strutture artificiali realizzate forse in legno con una sovrastruttura in pelle. Quest'ultima ipotesi è stata formulata in base al rinvenimento di un recinto ovale di ossa di mammut entro il quale vi erano manufatti litici e resti di ossa, a Molodova I, in Ucraina.
