大約在5億年前，陜北地臺(tái)是一派汪洋水域。由于地殼運(yùn)動(dòng)，鄂爾多斯地臺(tái)被徐徐抬起，成為陸地。時(shí)隔幾億年后地表下沉，成為山鄉(xiāng)澤國(guó)、碧水藍(lán)天的如畫世界。1億年后地殼再次運(yùn)動(dòng)，陜北周邊的山西臺(tái)地、六盤山和秦嶺山脈抬起，陜北地帶又成為汪洋世界，今人稱“陜北湖”。藍(lán)天萬(wàn)鳥翱翔，水底群魚遨游。又過(guò)幾千萬(wàn)年，地殼運(yùn)動(dòng)之際陜北地臺(tái)升高，湖水干涸，最后成為陸地。

距今6500萬(wàn)年至2230萬(wàn)年間，陜北地表抬高達(dá)300～500米。第四紀(jì)堆積了厚達(dá)100米左右的黃土，構(gòu)成了今日黃土高原的景觀。距今200多萬(wàn)年前后，黃土繼續(xù)堆積，地貌基本定型。在自然氣候的影響下，成為孕育人類的沃土。

距今約1億1000萬(wàn)年前的造地運(yùn)動(dòng)中，陜北地下的萬(wàn)丈深淵埋藏了無(wú)以數(shù)計(jì)的寶藏。當(dāng)今陜北大地儲(chǔ)藏量驚人的煤炭、石油和天然氣，就是在幾次的地殼運(yùn)動(dòng)中，海洋、陸地互換變遷，由無(wú)垠的森林和水生動(dòng)物在地下嬗變而成。同時(shí)，又從遙遠(yuǎn)的地方搬來(lái)黃土沃壤，為陜北人造就了生存和發(fā)展的黃土地。

遠(yuǎn)古時(shí)期的地殼運(yùn)動(dòng)及其地面變化，給我們留下了許多信息。1981年，子長(zhǎng)縣馮屯鄉(xiāng)馱兒巷村發(fā)現(xiàn)了魚化石，鑒定屬“古鱈類”，為距今1億5000萬(wàn)年前的疊世遺物；李岔鄉(xiāng)兔兒河谷魚化石，經(jīng)中科院鑒定為1億3000萬(wàn)年前侏羅紀(jì)晚期遺物，命名為“安定貝萊魚”。米脂縣李家站鄉(xiāng)張崖村出土了一塊魚群化石，顯現(xiàn)了32尾中華弓鰭魚。陜北靖邊、清澗、志丹、安塞、黃陵等縣區(qū)的文物管理部門，也收集到了遠(yuǎn)古時(shí)代的魚化石。品類較多、數(shù)量驚人的水生動(dòng)物化石，給我們見證了遠(yuǎn)古陜北的地理環(huán)境與變遷。

隨著黃土堆積和草原森林的形成，陜北又成為古生動(dòng)物繁衍生息的地方，大型動(dòng)物成群接隊(duì)。近年來(lái)陜北境內(nèi)有18個(gè)縣區(qū)的文物管理所收藏有遠(yuǎn)古時(shí)期的動(dòng)物化石，包括喜溫和耐寒、森林與草原動(dòng)物品類達(dá)二十余種。收集化石大多為動(dòng)物角、牙齒、頭、頷等遺骨，從中發(fā)現(xiàn)陜北大地上曾經(jīng)生存的動(dòng)物有恐龍、草龍、猛犸、劍齒虎、大象、海馬、披毛犀牛、鹿、三趾馬、野牛、野馬、羚牛、髭、豬、蟒、鴕鳥等，還發(fā)現(xiàn)有竹子、新蘆木、植物種子蕨化石。2005年，延川縣張家河鎮(zhèn)馮家崖村的黃河岸邊，出土了黃河古象化石，經(jīng)修復(fù)已陳列在縣文化文物館內(nèi)。古象身高體長(zhǎng)，四肢壯實(shí)，長(zhǎng)牙前翹，八面威風(fēng)。20世紀(jì)80年代，陜北農(nóng)村移土造田，許多地方挖出了古生動(dòng)物化石，當(dāng)?shù)厮酌褒埞恰?，農(nóng)民以中藥材賣給鄉(xiāng)供銷社。子洲駝耳巷供銷社在1962～1981年間，每年收購(gòu)龍骨50噸左右，其中黃峁河一個(gè)村的交售量占到一半。竹子等植物化石，反映了陜北地區(qū)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)溫暖濕潤(rùn)、雨量充沛、一派江南景色的風(fēng)光。

距今200萬(wàn)年～1萬(wàn)年間，人類處于舊石器時(shí)代。陜北森林草原地帶生存古老動(dòng)物的同時(shí)，我們的先祖?zhèn)円不钴S在山水叢林之間。距今100萬(wàn)年前，古人能夠直立行走，群居生活。在生活勞動(dòng)中，學(xué)會(huì)了使用木棒和舊石器工具，并萌生著血緣家庭公社，男女開始分工勞動(dòng)。人類群落生活在近水地帶，居穴游移不定，學(xué)會(huì)了使用火種，獵殺水麂、野貍、水牛、羚羊?yàn)槭澄?。舊石器時(shí)代中期，即距今約20萬(wàn)～5萬(wàn)年間，早期智人以采集、捕撈為生。

舊石器時(shí)代晚期，陜北人的先祖?zhèn)兞粝铝俗约夯顒?dòng)的足跡。1991年5月，洛河上游志丹縣金鼎鄉(xiāng)謝灣村大寺溝發(fā)掘出距今54000年～53600年間的晚期智人頭蓋骨化石，包括額骨、左右頂骨等，鑒定年齡不足20歲，命名為“金鼎人”，屬晚期智人中較早的類型。這是我們見到最早的老祖宗的遺骨。

靖邊縣紅柳河流域，時(shí)為草原為主、針闊葉林混交的生態(tài)環(huán)境，養(yǎng)育了我們的祖宗河套人。1922年，法國(guó)考古學(xué)者桑志華和德若基以傳教為名，到小橋畔村考察，發(fā)掘出一枚原始人的牙齒化石，鑒定為前5萬(wàn)～37000年間的女童遺骨。法國(guó)人深知牙齒化石珍貴無(wú)價(jià)，竟然盜運(yùn)至法國(guó)，并發(fā)表研究報(bào)告，命名為“河套人”。

時(shí)隔不久，我國(guó)考古學(xué)家楊仲健來(lái)到小橋畔等地考察。1963年，中國(guó)考古研究所的裴文中等人在紅柳河流域的橫山石馬洼村，以及小橋畔等地共發(fā)現(xiàn)人類化石二十余件，其中有人頭頂骨、額骨、面骨、下頜骨、股骨、肱骨、腓骨、肩胛骨等，發(fā)現(xiàn)三十余種哺乳類動(dòng)物化石和十余種鳥類動(dòng)物化石，發(fā)掘五百余件石器制品及灰燼、燒骨等。1980年7月，內(nèi)蒙古鄂爾多斯薩拉烏蘇河遺址中也發(fā)現(xiàn)了9塊“河套人”化石。與河套人同期，府谷縣麻鎮(zhèn)楊家灣村、神木縣城東北的永興堡、吳堡宋家川等地，也發(fā)現(xiàn)了陜北古人的活動(dòng)遺址，發(fā)掘了石制生活工具。

較金鼎人、河套人后期的還有“黃龍人”。1975年黃龍縣徐家墳?zāi)习l(fā)現(xiàn)人頭蓋骨化石，額骨和頂骨完好無(wú)缺。經(jīng)中科院鑒定，距今約5萬(wàn)～3萬(wàn)年間，命名為“黃龍人”。黃龍人復(fù)原后顯現(xiàn)出頭型與現(xiàn)代人基本相似，使我們知道了晚期智人時(shí)期陜北祖先的相貌。黃龍縣白馬灘鎮(zhèn)堯兒村北發(fā)現(xiàn)了古人類居住的洞穴遺址，洞穴寬1.5米，高2.2～0.8米，深32米，文化堆積層厚0.2米。內(nèi)有燒紅土、灰燼及動(dòng)物燒骨，有打制的砍砸器等。黃龍人、金鼎人在馬蘭黃土的熏陶中，戰(zhàn)勝嚴(yán)寒酷暑，進(jìn)入新人階段，顯示出“黃種人”的種族特征，屬于早期智人向晚期智人過(guò)渡的中間類型。其時(shí)，人的智力和技術(shù)不斷進(jìn)步，可以加工多種復(fù)雜的石制工具。

距今約1.2萬(wàn)年～1萬(wàn)年左右，人類進(jìn)入新石器時(shí)代。初期，古人小群落地活動(dòng)于采獵地區(qū)，采用堅(jiān)硬的石料如火石、燧石、瑪瑙、碧玉、石英、砂化粉巖等，打制成刮削器、刻劃器、雕刻器、投刺類武器或石片，用于獵物和采集生產(chǎn)。距今8000年左右，人們過(guò)上了小群落的氏族聚邑生活，從事粗放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和漁獵采集活動(dòng)。種植谷物有粟、稷、油菜子，馴養(yǎng)的家畜有狗、豬、黃牛和雞。學(xué)會(huì)了采割植物纖維（麻類），編布做衣；陶制品發(fā)展到可以用自然膠質(zhì)物施以彩繪。到了距今6000～5500年左右，人類進(jìn)入新石器時(shí)代中期，陜北黃帝部落的氏族文化有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。男子成為生產(chǎn)的主力軍，鋤耕農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)入耜耕農(nóng)業(yè)，狩獵用具主要有弓箭、投擲棒和榔頭，捕撈有了網(wǎng)具，可以織布縫衣，出現(xiàn)了發(fā)笄和石、骨、蚌、角、牙、陶制裝飾品。居住屋室建筑方式為地穴式、半地穴式和地面建筑等，立木結(jié)藤、涂草拌泥，地角地面以火燒烤。室內(nèi)有灶膛，炊餐陶器品類齊全，有了彩繪紋飾。距今5000～4500年間的新石器晚期，活躍在陜北地區(qū)的黃帝部落隨著工具的進(jìn)步，生產(chǎn)、生活呈現(xiàn)繁榮景象。農(nóng)產(chǎn)品有了剩余，人們大力馴養(yǎng)家畜，學(xué)會(huì)了鑿井取水。居室轉(zhuǎn)移到了向陽(yáng)山坡上，出現(xiàn)了窯洞前搭建屋檐樣式。距今約4000年前的新石器晚期，隨著紅銅冶鑄、玉器制造和象牙雕刻的出現(xiàn)，人類經(jīng)濟(jì)文化有了質(zhì)的飛躍，叩響了文明時(shí)代的大門。

陜西是新石器仰韶文化和龍山文化的重要分布區(qū)。全省文物普查，陜北共發(fā)現(xiàn)新石器時(shí)代遺址1915處，占到全省總數(shù)的50％，分布在26個(gè)縣區(qū)的397個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)境內(nèi)，占到鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)的84％。遺址分布情況表明，黃帝部落曾經(jīng)活動(dòng)在陜北的每一處地方，到處留下了他們的足跡。其中，距今7000～5000年間的仰韶文化遺址645處，主要分布在大小河流兩岸的臺(tái)階地或山坡上。新石器晚期遺址更加豐富，遺址總數(shù)占到全省總數(shù)的69％，表明陜北人的活動(dòng)更加活躍，邑點(diǎn)密度增長(zhǎng)。居住地區(qū)從洛河、延河、無(wú)定河流域繼續(xù)向北擴(kuò)張，其中榆林、神木、府谷、靖邊以南，延河以北的遺址數(shù)較新石器時(shí)代中期增長(zhǎng)5.7倍。新石器時(shí)代，陜北人的氏族社會(huì)處于繁榮時(shí)期。極其豐富的文化遺址，全面折射了新石器時(shí)期陜北人的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化生活情況。

舊石器時(shí)代晚期的“金鼎人”“黃龍人”具有黃種人的種族特征。人類學(xué)家指出：“從舊石器時(shí)代早期智人到新石器時(shí)代的居民，體質(zhì)上的種屬特征發(fā)展的基本序列是沿著蒙古人種特征的發(fā)生和發(fā)展展開的?！薄瘢n康信《中國(guó)新石器時(shí)代種族人類學(xué)研究》）黃河流域是蒙古人種發(fā)育成長(zhǎng)的搖籃。陜西人類新石器時(shí)代的體質(zhì)形態(tài)，屬于蒙古人種，多數(shù)與現(xiàn)代華南、南亞的蒙古人種更為接近。在距今5000年左右的神木高家堡石峁村龍山文化遺址內(nèi)，出土了一枚玉面人頭雕像，乳白色玉質(zhì)，高4.5厘米，雙面平雕。頭部圓壯，發(fā)髻高束，大臉盤、圓眼睛、鷹鉤鼻、短脖頸，口形欲言微張，儼然一副粗壯結(jié)實(shí)的陜北大漢形象。這枚玉面人頭雕像，是我們看到的陜北先祖留給后人的第一幅相片。黃陵縣1973年出土一尊仰韶文化陶塑人頭像，高7.8厘米，面部凹陷，睜眼，嘴巴占到臉部的三分之一。頭部形象雕塑而成，反映出當(dāng)時(shí)陜北先民粗獷的雕刻藝術(shù)風(fēng)格。

新石器時(shí)代，陜北先民過(guò)上了質(zhì)量較高的生活。有糧有肉，飲食以蒸煮為主。種植業(yè)逐步上升為主體地位，石質(zhì)工具日臻完善。發(fā)掘的石質(zhì)制器，多數(shù)以打磨為主。生產(chǎn)工具種類達(dá)二十余種，農(nóng)業(yè)用具有錛、鋤、鐮、錘等，獵用工具有斧、刀、石核、石球、石鏃，加工糧食器具有磨盤、磨棒。米脂縣郭家砭鄉(xiāng)麻士坪村，在地下土窯深洞中發(fā)現(xiàn)了石器時(shí)代的炭化小米。各縣區(qū)多處地方發(fā)掘出織縫布衣的骨錐、骨針，還有骨鏟、骨鑿和占卜用的骨片，表明人們穿上了麻布粗衣，開始注重衣著打扮，使用骨笄、項(xiàng)飾、陶首飾。發(fā)掘陶器品類二十六余類，陶器為泥質(zhì)或砂泥質(zhì)，黃、灰、褐色；紋飾有葉脈印紋、繩紋、線紋、弦紋、方格紋等22類；色彩有紅色、橘紅、灰色、黑色等。陶器用途，可分為餐飲類、灶炊類、倉(cāng)儲(chǔ)類、汲水類、刀具、飾品等。古人從天然洞穴中走了出來(lái)，修建了古老的居室。陜北共發(fā)現(xiàn)450余間房室遺址，從居室房基看有半地窖式和土窯洞式，一般為兩間，呈“呂”字形，穴坑為圓形或長(zhǎng)方形。穴坑內(nèi)壁有四種處理方式，即泥草攪拌（今名大然泥）抹面、火燒土面、白料礓粉泥或白灰抹面、石砌墻面；新石器時(shí)代晚期，居室里的內(nèi)壁地角、灶圍處出現(xiàn)了紅色涂彩。陜北共發(fā)現(xiàn)17處新石器時(shí)代的甕棺墓葬，有的為豎式墓穴，大多數(shù)為平式。氏族居民在居住區(qū)周圍挖掘壕溝，或者立木為柵，或者砌石為墻，建成了防御猛獸或其他部落入侵的工程。清澗寨則山、子洲宋家溝、橫山馬圈河、榆陽(yáng)區(qū)南部等地，發(fā)現(xiàn)有時(shí)代不詳?shù)氖瑝酒龅拈L(zhǎng)段墻體。

隨著圖騰文化的萌生和發(fā)展，氏族崇拜物多樣化，出土文物中有多種石質(zhì)、陶質(zhì)和玉質(zhì)禮器。黃龍縣崾崄鄉(xiāng)米梁村出土巨型石斧，長(zhǎng)達(dá)46厘米，刃寬24厘米，厚18厘米。沉重的石斧不應(yīng)是古人的生產(chǎn)工具，可能是部落聯(lián)盟中軍事酋長(zhǎng)的權(quán)杖，即軍事長(zhǎng)官的禮器。平時(shí)放置在祠堂定時(shí)禮拜，狩獵或戰(zhàn)爭(zhēng)前隆重祭祀，出征時(shí)由數(shù)人抬著隨行，以顯軍威，以壯聲勢(shì)。

新石器時(shí)代著名的陜北文化遺址有神木高家堡的石峁遺址，綏德義合小官道村遺址，佳縣朱官寨鄉(xiāng)石摞摞山遺址。

石峁遺址屬新石器時(shí)代晚期的龍山文化遺址，暴露有灰坑、白灰面居址、土坑墓和甕棺葬。房室內(nèi)外有碎石鋪設(shè)的路面，出土陶器、玉器、石器數(shù)百件。陶器器形有袋足甕等12種，紋飾五類。玉器制作精美，原料為墨玉和玉髓，器類有刀、斧、鉞、戚、鐮、璜、牙障、人面形雕等十余種近70件。石器質(zhì)地為泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、燧石，分打制、磨制和細(xì)石器三類，器形有斧、鏟等十余種。遺址內(nèi)還出土了綠松石、骨錐、顏料等。文物特征與山西光社遺址和內(nèi)蒙古大口遺址相似。

小官道遺址位于山峁上，清理出半地穴房址12間，其中方形9間、圓形3間。居住面的建筑方式，有夯打后泥草攪拌涂面，再抹一層料礓石灰泥或白灰；有夯打后用火烘烤形成的紅燒土面；有先抹拌草泥、后用打制成方形的石板塊鋪設(shè)的地面；穴壁地角處繪有紅色平行線條，寬3～4厘米，繞壁一周。灶坑大多設(shè)在室內(nèi)。

石摞摞山遺址，屬新石器時(shí)代晚期遺址，位于五女川北岸山峁上。面積約10萬(wàn)平方米，文化層厚1～2米，暴露白灰面多處。山腰上殘存有陜北最古老的城垣，依山勢(shì)而建，以毛石疊壘。南北為長(zhǎng)，東西為寬，遺存墻體長(zhǎng)約400米，寬約2米，最高處達(dá)3米。墻垣上有兩座門，其中一座深達(dá)地下7米。石墻內(nèi)側(cè)為夯土墻，夯層厚3～5厘米。山頭有數(shù)處石塊堆，石器數(shù)件，有鏟、斧、臼，還有粗制玉器。石臼直徑約40厘米，高約27厘米。地表陶器豐富，以砂質(zhì)陶為主、泥質(zhì)次之，紅陶少見，器形可辨罐、鬲、缽、盆等。發(fā)掘有半地窖式房基，內(nèi)有白灰墻面，有火灶膛窩。還發(fā)掘出羚羊角、老虎牙、巨獸頜骨等。