La diversidad de los ecosistemas de País Vasco posibilitó un poblamiento rápido, y como consecuencia, los grupos humanos aumentaron.
Entre los yacimientos más significativos de esta época se encuentran Abauntz, La Peña, Los Cascajos, Padre Areso y Zatoia (Navarra); Santimamiñe, Arenaza y Kobeaga (Vizcaya); Berniollo, Fuente Hoz, La Renke, Los Husos, Peña Larga y Montico de Charratu, (Álava); Marizulo (Guipúzcoa) y Mouligna (Lapurdi).
En los ritos funerarios se observan cambios: los muertos se entierran en cuevas, dólmenes y túmulos, y por ello la acumulación de restos funerarios en el mismo lugar suele ser frecuente. Como consecuencia, los restos humanos recuperados en esta época son mucho más abundantes que los de épocas anteriores; son cientos los yacimientos que pueden dar información sobre el hombre de aquellos tiempos.
En el País Vasco el proceso neolitizador se dio durante el período climático Atlántico (5.500-2-500 a.C.), siendo éste más cálido y húmedo que el precedente. Comparando con otros lugares de Europa, aquí, la agricultura y la ganadería, se dieron más tardiamente. Si en la Península Ibérica los primeros síntomas se dieron en la zona del Levante en torno al 5.000 a.C., en nuestro entorno los comienzos del proceso neolitizador se retrasarán, a pesar de que algunas poblaciones van conociendo algunas técnicas (cerámica y pulimento) innovadoras propias del período. Habrá que esperar hasta el Calcolítico o Eneolítico (III milenio) para que la agricultura y la ganadería arraiguen definitivamente. La costumbre de vivir en cuevas persiste, pero como consecuencia de la mejora climática, algunos grupos abandonan las mismas y optan por vivir fuera, al aire libre. Poco a poco, y sobre todo al sur de la divisoria de aguas, los grupos humanos conformaron los primeros poblados.
Entre los animales domésticos que se introdujeron están las ovejas, cabras, vacas y el cerdo. Las cerámicas eran de formas ovoides, algunas cerradas y otros abiertas, y por lo general, no tenían ni cuello ni adornos. Además de ese tipo de cerámica común y ordinaria hay excepciones como la aparición de la cerámica cardial que connota relaciones con gentes mediterráneas. La industria lítica de microlitos geométricos pervive con fuerza, pero la aparición y la abundancia de la piedra pulimentada testimonia actividades del nuevo tipo de economía.
El comienzo de la Edad de los Metales está marcado con la aparición del Eneolítico (2.500 - 1.800 a.C.), en el que se dieron un clima (Subboreal) y una vegetación parecidos a los actuales.
Al sur de las divisorias de aguas, sobre todo, la costumbre de vivir al aire libre se irá afianzándose cada vez más. Ahí y en zonas cercanas a grandes ríos (Ebro, Adour...) la agricultura resultará exitosa, impulsando, de esa manera, el proceso sedentarizador. En zonas de montaña, por el contrario, la ganadería (sobre todo el pastoreo de ovejas y cabras) será la que impulsará la economía. Los pastores con sus prácticas nómadas en busca de pastos nuevos reforzaron las relaciones entre los grupos humanos de distintos valles y entre los de ambas vertientes del Pirineo; de ese modo pudieron intercambiar entre ellos innovaciones tecnológicas y culturales, y establecer relaciones comerciales. Alguno ha sugerido que aquellos encuentros pudieron ayudar a establecer un vínculo cultural y lingüístico.
En lo referente a la industria lítica se da el aumento sucesivo de geométricos, puntas de flecha y dientes de hoz. Las hachas pulimentadas también experimentaron un aumento considerable, y al parecer, se emplearon después de cortar el árbol para elaborar vigas, postes, etc.
Las vasijas cerámicas ganaron en complejidad, y el cuello de las mismas se hizo casi habitual. La decoración no solía ser muy rica: algunas adherencias e impresiones digitales. Junto a ellas apareció la cerámica campaniforme, presente prácticamente en todo País Vasco; se suele relacionar su aparición con la llegada de prospectores de mineral; no obstante, la gran escasez de los hachas planas de cobre del Eneolítico sugiere que la metalurgia apareció muy poco a poco.
El empleo de dólmenes como lugar de enterramiento colectivo se convirtió en práctica habitual. Esas construcciones (más de 800 en el país) adoptan formas diferentes. Los más habituales son los dólmenes simples (se componen sólo de cámara) que suelen encontrarse repartidos en zonas de montaña, y se relacionan con prácticas pastoriles. Los que poseen una arquitectura más compleja (además de la cámara, el corredor) son bastante menos numerosos, y se encuentran preferentemente en la Llanada Alavesa (Aitzkomendi), en la Rioja (San Martín) y en la Navarra Media (Farangortea). Al mismo tiempo, las cuevas también se emplearon para enterrar. Los ajuares, en unos y otros, no suelen ser excesivamente ricos: collares simples, abalorios, hachitas pulimentadas, puntas de flecha de sílex, y unos pocos objetos de metal.
El período que transcurre del Eneolítico hasta el Bronce Pleno está subrayado por la expansión del megalitismo, la difusión del vaso campaniforme y el arraigamiento de la ganadería, la agricultura y la metalurgia. Mientras lo citado seguía su curso, se advierten relaciones con algunas culturas de la Península Ibérica y otras de Europa. En el Bronce Final, gentes provenientes de Europa pasaron por nuestro territorio, quedándose algunas en él; su lengua indoeuropea, sus avances tecnológicos y sus costumbres (practicaban la incineración) influyeron en la de los autóctonos.
Al comienzo del primer milenio, la gente que todavía vivía en cuevas opta por dejarlas para ir a vivir en pequeños poblados. Por su parte, los poblados que anteriormente se habían establecido, experimentan un crecimiento considerable.
En el País Vasco la Edad del Bronce está representada en unos 200 yacimientos.