山顶洞人是1933年发掘北京人洞穴时意外发现的，因为位于龙骨山上部山顶，又是一个洞穴，所以叫山顶洞，洞中出土的人类化石叫做山顶洞人，距今约1.8万年。属于旧石器时代晚期。山顶洞人已经会磨制石器，他们使用球形投掷器和在木棒尖端绑上石矛用于投掷。他们使用这些新的狩猎工具不仅可以追杀走兽还可以射击飞鸟。山顶洞人还能捕捞1米多长的大鱼，并利用鱼刺制作骨针。山顶洞人一根骨针，长达82毫米，最粗的直径3.3毫米，针尖圆锐，针孔窄小，制作精巧，这是世界上迄今发现最早的缝纫工具，说明当时已能缝制兽皮作服饰，增加了防御寒冷、保护身体的能力。
随着生产力的发展，山顶洞人进入氏族公社阶段。当时一个母系氏族公社有一个共同的女祖先，妇女是确定本氏族班辈世系的主体。氏族内部按性别和年龄的不同分工。壮年男子担任打猎、捕鱼和保护集体安全等需要较大体力的事务，而采集食物、看守住地、烧烤食物、缝制衣物、养老育幼等繁重任务，都落到妇女的肩上，她们是氏族经济的主持者。
在山顶洞人的遗址里还发现成串的小石珠，有穿孔的兽骨、兽牙，有加工修饰的鸟骨、鱼骨和海蛇壳，还有雕刻成纹理的骨管。这些装饰品的制成，有的还涂上红色，都相当精美。这说明当时已出现了原始艺术的萌芽。山顶洞分上下两层，在洞口的上层是当时人们的居住处所，在下层深处是死者的墓地。在墓地的骨架上都佩带有装饰品，身旁安放着生产工具，骨架周围有赤铁矿粉末撒成的圆圈，而且有了一定的安葬仪式，说明山顶洞人已产生了原始宗教迷信观念。