到了距今1万年前后，原始先民告别了采集、狩猎经济，结束了颠沛流离的生活而转入了定居的新石器时代，人们开始从事以农耕和畜牧为主的聚落生活。当原始人一告别山林的采集、狩猎环境，移居平野河岸和丘岗，过去那些栩栩如生的狩猎艺术也不复重现。
人们发现，新石器时代的彩陶图案，往往都是简练、概括抽象变形乃至几何形式化了的动物纹饰（如西亚公元前3000年的彩陶），因而在新石器革命蓬勃发展的地区，石刻岩画已退居次要乃至绝迹，人类再现动物的天赋也大不如前。
中国新石器时代先民，大约在距今1万年左右，已会烧制陶器，但在距今七八千年左右，才开始进入彩陶时代。相比而言，中国古人类发明磨制石器的技术，在旧石器晚期就得到了运用，山顶洞人的石质装饰品，是经琢磨穿孔而成，这是中国古代雕刻史上的里程碑，因为，只有研磨技术的发明，石料才会成为人类攻无不克的雕刻质材。
裴李岗、仰韶文化时期，是中华大地冰川期结束，非常适宜于人类生存发展的气候温暖期（距今8000至5000年前）。定居的农耕民，他们乐天知命、相安无事地编织着和平的颂歌。他们制作各种各样的陶器，喜欢采用抽象简练、概括的人面鱼纹以及各式几何纹作装饰，人们对形式美的认识大为扩展，造型艺术也扩大到雕塑的各个领域。
中国新石器时代较早的石雕作品，可以裴李岗文化（约8000至7000年前）的石磨盘、磨棒为代表。它是用砂岩加工而成，外观被设计呈鞋底状的几何形，工整而大方，重心稳定，其加工难度很大，需要敲打、切割、琢磨修整，涉及到各种石雕加工的基本技法。与同时的各种磨制石器相比，它更具有形式感。它不仅是对原始人生产劳动的忠实记录。还体现了较高的审美价值。
这种凝聚着双重性质劳动的石工具，往往被作为随葬品置于死者的身旁，正是宗教般的感召力才能促使艺术家创造出这种罕见的石雕作品。
然而，在新石器时代，由于陶塑易于造型，质材随处可得，因而它始终是雕塑的主流。一直到铁器发明之前，石雕仍然是罕见的艺术品，所以，我们的注意力还得转向石刻岩画。
石刻岩画，在条件适宜的边区，仍是原始艺术家创作的主要形式，而且经久不衰。例如阴山岩画中就有不少新石器时代的作品。
例如，麋鹿和野牛，郜是喜欢生长在温湿的气候环境里。大约在距今8000至5500年间，我国的北方就属这种气候，所以在阴山岩画中出现了大量的这两种野生动物题材。这些凿刻岩画因其造型的形象逼真，为动物考古学家复原其真面目和进行石刻断代，提供了十分有力的依据。
如麋鹿的躯体虽略作夸张，但其头部和犄角分叉则保持了写实性；野牛的剪影，也是其弯曲夸张的犄角起到了画龙点睛的作用，其挺拔的体势和略作顾盼的头部，生动地体现了动物充沛的活力以及倔强好斗的个性。
阴山岩画的表现风格，其影响是十分深远巨大的。事实上，我国北方和西北的古代游牧民创作的岩画，多属凿刻石壁而成，其源头则应溯至阴山岩画。另外，狩猎与动物的描写始终都是永恒的主题。例如，甘肃黑山石刻的创作年代，据认为已进入相当于中原的商周时期，这些早期羌人创作的石雕人物、野牛，无论在技法和表现风格上，都可说是继承了阴山岩画的特点。我们再以公元前3世纪的新疆天山石刻画像为例。其虽然采用了浅浮雕形式，但所刻画的人物面部仍显得鬼谲神秘，肢体抽象而略去细节。这种朴拙的表现风格，与阴山岩画比较，也可以说是没有什么本质的区别。
尤其是阴山岩画的黑影抽象表现形象的技法，即便进入文明时代，它也是最常见的艺术形式。商周金文中的图画字，战国铜器的写实纹样，秦画像砖的人物狩猎图，都是这种技法的延伸，只不过是后者日趋精确化、形式化和韵律化而已。由此可见，黑影技法的抽象概括和夸张的特点，实最能体现中国古典艺术不重形似，追求气韵生动传神的审美理想。
此外，中国古石雕技法的另一源头——线雕，也是出现于新石器时代。发现于江苏连云港将军崖的石刻雕像，据认为就是新石器时代末期的原始先民凿刻的。
将军崖石雕多属于线刻作品，先民以石壁作画面，刻绘了三组图像，包括人面、农作物、鸟兽、星云图及各种原始刻符，据认为它们是集中表现了古先民对天体的认识和天神崇拜观。如有的人面纹下各有一条线纹通向下方的植物，中间都省略了躯体。有的学者认为他们是稷神；也有学者认为它们是太阳神或祖神。就是这种线刻石雕形式，在历代的石雕创作中，被运用得最为广泛。
新石器时代的石雕虽然出土不多，但其风格并不单纯，也是完全不同于石雕岩画的另一番天地。出自辽宁东沟后洼的几件滑石雕刻，皆为圆雕小人头像，刀法显得粗犷奇拙，形象古朴、生动，表明它们是象征性的作品。
出自河北滦平金沟屯的一批石刻圆雕人像，样式要多变一些。如大者作立姿，面部刻画清晰。双手置于胸下，足部相连，足底作圆锥状，以便于戳立于土中。它的造型使我们联想到西伯利亚的石器时代神人偶像，显然这是供原始先民膜拜的神灵。有的小雕像仅有6厘米高，五官与表情依稀可辨，躯体作举手盘腿之状，可能是一种即兴之作。
上述两者的时代皆在6000至5000年前之间，某些形式还反映出它与更早的原始雕像，在形式表现和艺术功能上都有着明显的联系。
巫山大溪文化中的石雕，则为两件浮雕人面像。是用质地细腻的黑色火山岩雕琢刻磨而成。
其平面呈椭圆形，高6厘米，宽3.6厘米，正反两面皆浮雕有脸面丰满、瞠目张口的人面像，顶端有穿孔。这种怪谲的人面显然具有神灵的作用，它是作为护身符系挂在古先民身上的。用神灵的偶像作护符，这是古今原始民族的通例。由于这种神灵是想象的，其神秘性也决定其必然是象征性的艺术。这种不求形似的小石雕像，我们在甘肃马厂类型的遗存中也曾见到。它显得更为抽象，只见脸部轮廓，用绿珠镶嵌表示眼睛，没有鼻梁，略现嘴巴。它也有穿孔可供系挂，原始人佩带它（灵物），便会产生魔法的作用。
《竹书纪年》说：“黄帝仙去，其臣有左彻者，削木作黄帝之像，帅诸侯奉之。”事实上，新石器时代的许多人首雕像，就是后世祖先偶像崇拜的滥觞。
前述的人首石雕，尽管表现手法稚拙抽象，但并不意味着当时雕刻技法低下。如大溪文化的浮雕人面就采用了刻磨的技艺，而且其形象还具有一种无形的宗教力量。显然，当时的雕刻家，是把他们主要的精力放在创作玉石雕刻品之上了。因为我们在红山文化和良渚文化（距今6000至4500年左右）中，已看到了许多精湛绝伦的玉雕作品以及小石雕工艺品。
红山文化的玉龙是罕见的杰作，它是用硬度较高的岫岩玉制作的，这是石雕技法应用于玉石雕刻创作的证明。众所周知，古代雕刻品中，玉与石的质料是很难区分的，在专家的鉴藏分类标准中也只有相对的看法。例如有的专家把青金石雕列为玉雕，有的文物鉴定专家则把青金石雕列为石玩雕刻品。再如区分玉石，色泽也是重要的标准，但事实上色泽优美的大理石雕刻，也有人将它列为玉雕，于是就成了人们惯称的“石玩”。但是有一点我们可以确认，在石器时代和青铜时代，古代雕刻家是将玉和石同等对待的，所以我们在红山文化和北阴阳营文化中，见到与玉雕共存的还有鱼形石坠、雨花石装饰品。
另一方面，原始的艺术家还把他们的技艺广泛应用于实用器具加工的领域，制作石杵、石臼、研磨盘以及各种石农具，同时还用于雕琢石室类型的墓冢和石椁。尤其是后者的出现，在中国古代石雕建筑艺术史上具有十分重要的地位。发现于辽宁海城的新石器时代晚期石棚，就是其中的代表作。
在旧石器时代晚期，巨石建筑是不加雕琢的天然巨石的简单组合，显得沉稳有力，是使人超脱于尘世的原始巨石崇拜的产物。它一度盛行于欧亚草原，后流传至东亚大陆，我国进入文明时代，在边区仍然可以找到它的遗迹（如四川西昌河西大石墓）。辽宁海城的石棚形式，其石板已被雕琢成规整的几何体，人为的力量得到加强，自然力和宗教精神显然就减弱了，它当为巨石建筑的尾声。这种石棚建筑，据认为是墓葬。在史前人的心目中，巨石通常被认为是灵魂或神的住所，因而它常被用作界石、棺椁或宗教崇拜的对象。如商人的土地神主（社神）就是石头。《淮南子·齐俗训》说：“殷人之礼，其社用石。”据史书载，商人的后裔宋人仍然使用雕琢而成的石椁。《礼记·檀弓上》说：“昔者夫子居于宋，见桓司马自为石椁，三年而成。”《史记·秦始皇本纪》说秦人建骊山陵，“发北山石椁”。秦人与商人皆出自东夷，他们采用石椁的作法，正是源自辽宁海城的新石器时代石棚，以及山东龙山文化的石椁墓。
迄今为止，考古发现的新石器时代的石雕作品，可大致划分为几类。第一类为传统石雕，包括传统的典型细石器和小件饰物；第二类为磨制实用器，包括日用品、器皿和生产工具、武器；第三类为具有宗教性质的偶像；第四类为具有生活气息的动物石雕、琢制的石磬。其中以器具和动物石雕最能代表当时石雕造型的最高水平。例如辽宁东沟后洼遗址出土的滑石雕，有虎、猪、狗、鸡、鹅、鹰、蝉、鸟、昆虫、鱼等形象，它们自然生动，单纯而谐趣，体现了艺术家对生活的热爱。其中还有一件龙形石雕，作屈身、阔口、张眼、出角之状，为已知的最早的石雕龙。这种超脱于现实的幻想神性动物的造型，一直是后世雕刻家乐此不疲的创造主题。我们后来能在商代妇好墓中，见到众多的现实动物和幻想神性动物雕刻品的存在，不能不归结于新石器时代这种热衷于讴歌自然生命的石雕传统。
另外，我们还可从新石器时代先民创作的实用器具中，领略到几何造型这种艺术语言的美妙之处。
事实表明，新石器时代的石制品，如生产工具和武器——斧、刀、箭、纺轮、石环、石璧，都具有能够引起人们视觉美感的点、线和轮廓，它们再现在装饰形式上，便构成了前所未见的几何艺术语言的系统。
不以规矩，则不足以成方圆，这是古人对形式美感最本质的观察和体验。所以，中国早期的象形文字，都是一些由方、圆的线条结合点、划构成的精巧图形。这种象形字是把语言文字同美学结合而成的艺术创造，它事实上是与原始石雕的几何造型同一源泉。
古代人类是在创作生活用具的同时，创造了点、线、方、圆等几何形象，我们只要仔细地浏览一下新石器时代晚期典型的石制品，就禁不住会赞叹古代先民怎么会有如此高超的造型技巧。尽管尚未发明铁质的凿刻工具，但他们已能用最概括的点、线反映出对象的客观实际。这些器物的形、线是那样的优美，如纺轮、石环、石璧的圆线与圆孔是如此规矩，斧、箭头上的两边刃，是那样的对称精确。古代先民已完全懂得，最美的形式同时也是最为便利实用的器形。