後期旧石器時代（Upper PaleolithicまたはUpper Palaeolithic、Late Stone Age）は旧石器時代の3番目で最後の区分である。概して概ね現代的行動の出現に合致し農業の出現以前の（完新世の始まりである）5万年前から1万年前に遡る。
この生活習慣が遺物の多様性において著しく増加する約5万年前まで中期旧石器時代の旧人類から[1]殆ど変化がなかったが、解剖学的現代人類（例：ホモ・サピエンス）は約2万年前に現れたと信じられている。この時期はネアンデルタール人の絶滅（英語版）の一因となるユーラシアを通じた現代人類の拡大と合致している。
後期旧石器時代には貯蔵穴のあるものでキャンプ場の形態における組織された集落の証拠として知られる最初期のものがある。芸術作品（英語版）が洞窟画やペトログリフ、骨や象牙への彫刻と共に花咲いた。人類の漁業の最初の証拠は、南アフリカのブロンボス洞窟（英語版）のような場所の人工遺物からも発見されている。もっと複雑な社会集団が更に変化に富み信頼できる食料源や特別な道具類に支援されて発生した。このことは恐らく集団認識や民族の増加に寄与した[2]。
5万年前から4万年前までに最初の人類がオーストラリアに上陸した。4万5000年前までに人類はヨーロッパの北緯61度に暮らした[3]。3万年前までに日本に到達し、2万7000年前までに人類は北極圏内のシベリアで暮らしていた。後期旧石器時代の終わりには人類のある集団がベーリング地峡を渡り、急速に北米と南米の各地に広まった[3]。
生活習慣と技術「狩猟採集社会」、「オーリニャック文化」、および「現代的行動」も参照
ホモ・エレクトスとネアンデルタール人は共に同じ未加工の石器を用いた。考古学者リチャード・クライン（英語版）は古代の石器について広く働いていて、古代のヒト科の石器を分類するのは不可能であると述べている。まるでネアンデルタール人が石器を作ったようであり、最終的な形式については大して考慮していなかった。アジア、アフリカ、ヨーロッパを問わずほぼ世界中で5万年前より前に石器は全て一様で洗練されたものではないと主張している。
第一にアフリカの人工遺物の中に考古学者は尖峰や彫刻道具、ナイフの刃、先行道具のような多くの異なる分類に5万年以下の人工遺物を識別し分類できることを見出した。この新しい石器分類は、各々から明瞭に識別されるとされていて、それぞれの道具は特定の目的があった。一般にヨーロッパの初期の現代人類（英語版）として言及される侵入者は、多くの洗練された石器や骨や象牙や鹿角、洞窟壁画、ヴィーナス小像の彫刻を残した[4][5][6]。
ネアンデルタール人はムスティエ文化の石器技術と恐らくシャテルペロン文化の技術を使い続けた。この道具は約4万年前にネアンデルタール人自身が化石の記録から消えるのと同じ頃に考古学的記録から消えた[7]。居住者はしばしば恐らく通過する動物の群れの狩りと関係のある狭い渓谷の麓に暮らした。一般には季節的な利用であったようであるが、一部は年間を通して利用した可能性があり、人々は一年の異なる時期に食料源を求めて遺構間を移動した。狩りは重要であり、カリブー・野生のトナカイは「狩りに関するあらゆる人類学文献において最も重要な種であるようである。」[8]
単純で短い剥片石器から、より洗練された石刃（英語版）製造技術ブレード技法は、産業（英語版）における重要な発展をもたらした。彫器、石のみ、刻刀（英語版）や掻器、横型削器（英語版）、縦型の石匕などの新しい石器は、骨や鹿角、革の加工に用いられた。上級のダーツ（英語版）や銛も、この時期に釣り針や油灯、ロープ、針と共に現れた。
人類の行動における変化は、各地の地球規模の温度下落を含む気候変動の結果であると考えられている。このことは最終氷期の（一般にはしかし最終氷河時代と誤って呼ばれているが）既に厳しく寒くなっている状態の悪化をもたらした。このような変化は使える材木の供給を減少させ他の資材に目を向けさせた可能性がある。更に燧石は低い温度で不安定になり、道具として機能しなかった可能性がある。
一部の学者は、複雑な言語や抽象的な言語の出現がこの行動を可能にしたと主張している。新しい人類の能力の複雑さは、協同の意思疎通や論理的な意志疎通の出現が文化の発展の新時代を築く一方で、人類が4万年前には計画や展望に対しては能力が低かったことを暗示している[9]。
気候と地形の変化2万年前の欧州最終氷期最盛期の移住
.mw-parser-output .legend{page-break-inside:avoid;break-inside:avoid-column}.mw-parser-output .legend-color{display:inline-block;min-width:1.5em;height:1.5em;margin:1px 0;text-align:center;border:1px solid black;background-color:transparent;color:black}.mw-parser-output .legend-text{} ソリュートレ文化と原始ソリュートリアン文化 エピグラヴェティアン文化
ヨーロッパのこの時期の気候は、激しく変化し、相対的に早い温暖化の前の末期には最も寒かった26500年から1万9000年前頃に終期を迎える最終氷期の最も寒い時期である最終氷期極大期が含まれた（時期は全て地域や研究により多少異なる）。最大期には北ヨーロッパの殆どは現代のイタリアやバルカン半島、イベリア半島の一部や黒海周辺地域などの最終氷期最大期の退避地（英語版）として知られる地域への移住をせざるを得なかった氷床に覆われた。
この時期はフランスやスペインのソリュートレ文化のような文化が見られた。人類の生活は、氷床の上で続いた可能性があるが、何も分からず、ヨーロッパの氷河に先立つ人類の生活については殆ど分っていない。3万年前頃に到るこの時代の早期には、多雨と今日より低温のムスティエ多雨期（英語版）がサハラなどの北アフリカを作り、多雨期が終わるとサハラは乾燥地になった。
最終氷期最大期は約1万3500年前から1万3800年前に起きた温暖で湿潤な地球規模の亜間氷期であるAllerod振動（英語版）が続く時期であった。当時北ヨーロッパの多くの地域に亜寒帯気候を齎した寒冷で乾燥したヤンガードリアス期後期の恐らく10年程度の短い非常に急速な襲来があった。気温の前亜寒帯（英語版）上昇も、1万300年前頃に急激に始まり、9000年前頃の終期までに気候は温暖化したが今日の水準に近い温度を齎した[要出典]。この時期は後期旧石器時代が次の中石器時代文化期の始まりへと移行する時期であった。
氷河が後退すると海面が上昇し、イギリス海峡やアイリッシュ海、北海は、当時陸地であり、黒海は真水の湖であった。特にアドリア海やエーゲ海の北を除いて地中海の海岸線が幾分後退していたが、大西洋の海岸線は、当初は殆どの地域で現在で言う海に遠かった。海面上昇は少なくとも7500年前（紀元前5500年）まで続いたために、一部の手掛かりが釣り船や海洋考古学により北海に覆われた失われた地域である特にドッガーランドから発見されているが、後期旧石器時代のヨーロッパ沿岸沿いの人類の活動の証拠は、殆ど失われている[要出典]。 5万年前
時系列ヨーロッパでの後期旧石器時代の芸術の発見地図
5万年前-4万年前
たくさんのアボリジニの石器がオーストラリアのシドニーのキャッスルリーフ
北アフリカでムスティエ多雨期（英語版）が始まる。
4万5000年前?4万3000年前
現代人類の最初期の証拠がヨーロッパ（南イタリア）で発見される[12]。
4万3000年前?4万1000年前
レバノンのクサルアキル（英語版）で現代人類の装身具や骨格埋蔵品
