Заселение территории Украины первобытным человеком произошло еще в эпоху палеолита, в так называемую ашельскую эпоху, датируемую от 1,5 млн до 150 тыс. лет. В это время уже появились архантропы, объем мозга которых колебался в пределах от 800 до 1300 куб. см, а рост достигал 160–170 см. Проживали люди небольшими группами.
Архантропы использовали огонь. Следы костров в разных местах выявлены археологами в пещерах и на открытых стоянках. Огонь обеспечивал надежную защиту от холода и диких зверей, позволял осваивать новые регионы. Возможно, уже с этих времен человек начал использовать огонь для приготовления пищи.
В разных регионах Украины выявлено около трех десятков ашельских стоянок. По мнению исследователей, начало их появления относится к временам так называемого гюнцерского похолодания — около 1 млн лет тому назад. Каменные орудия выявлены на глубине 12 м от современной поверхности на стоянке Королево, которая расположена на левом берегу р. Тиса в Закарпатье. Вероятно, что уже в это время люди продвинулись и дальше на восток — в Северное Причерноморье и Приазовье. Как свидетельствует анализ характерных особенностей раннеашельских каменных индустрий, расселение наиболее древних коллективов на территории Украины вероятнее всего осуществлялось из западной части Передней Азии и юга Центральной Европы (в основном из Балкан).
Освоение территории человеком нельзя представлять как одновременный акт. Это был длительный процесс, который имел, вероятно, волнообразный характер. Миграции отдельных групп осуществлялись с разных территорий. Так, несколько более поздние археологические материалы, найденные на Житомирщине и в Крыму, дают возможность сделать предположение об импульсах с севера современной Германии и с Кавказа. А на Житомирщину первобытное население попадало еще и с юга. Можно утверждать, что юго-западный и западный пути изначального расселения в Украинском регионе были основными.
Дальнейшая эволюция человека привела к появлению в мустьерскую эпоху (150-35 тыс. лет тому назад) палеоантропов, или неандертальцев. Это была последующая ступень физического и умственного развития типа человека, который расширил зону своего обитания. В Украине известно около 200 стоянок этого периода. Каменные орудия неандертальцев были более усовершенствованные и разнообразные, чем у архантропов. Среди них особое значение имели остроконечники. Они использовались как ножи и, вероятно, как наконечники для копий.
Внешне неандерталец был коренастым, с развитой мускулатурой, немного сутулый. Строение черепа и мозг (объем 925-1800 куб. см) он имел примитивные. Голова была относительно большой, удлиненной формы, с низким лбом и нависающим надбровьем. Для неандертальца характерны широкий нос, скошенный назад подбородок, асимметричность полушарий мозга (это было связано с его праворукостью). Лобовая часть мозга была развита меньше, чем у современного человека.