澳大利亚在距今5万年就已出现现代智人。相关研究表明，距今6万～4.5万年出现了一个低海面时期，海平面比今天低120～180米。彼时澳大利亚大陆的面积因海水缩减而比今天大1/3，与其北面的新几内亚岛及南面的塔斯马尼亚岛连成一片，其海岸线可延伸到帝汶海。澳大利亚和新几内亚形成了一片被称为萨胡尔^[注]的陆地，由横跨阿拉弗拉海、卡奔塔利亚湾和托雷斯海峡的宽阔陆桥连接。这一陆桥只有在海平面下降100～150米的时候才出现，海洋对当时迁徙的人类来说仍然是一个巨大的阻碍。因此，有学者认为现代智人可能是通过“跳岛^[注]”的方式抵达澳大利亚的，他们或沿着苏拉威西岛和新几内亚之间的岛屿，或通过帝汶岛到达澳大利亚西北部。

澳大利亚迄今已发现至少26处距今5万～3万年的遗址，年代较早的遗址主要位于澳大利亚北部和西北部的沿海地带及东南部的墨累河盆地。其中，卡彭特盖普1号地点^[注]、里维^[注]、马杰贝贝^[注]、瑙瓦拉比拉1号地点^[注]、纳瓦拉加巴曼^[注]、梅宁迪湖^[注]、蒙戈湖^[注]及登普西斯湖^[注]等8处遗址的年代不晚于距今4.2万年。有学者认为马杰贝贝的年代或可早至距今6.5万年。

澳大利亚早期人类遗骸主要集中发现在威兰德拉湖区^[注]，共发现132个个体，这些早期人类的头骨比较粗壮。最知名的蒙戈湖1号人和蒙戈湖3号人的年代被认为可早至距今4.2万～3.8万年（见蒙戈湖遗址）。

在澳大利亚已知的早期人类遗址中，以威兰德拉湖区的考古发现最引人瞩目。遗迹方面，除发现了世界上最早的火葬实例外，还发现了700多个距今2.1万～1.9万年的人类脚印。这些早期人类在湖边留下了许多早于距今1.5万年的临时营地。炉灶群的发现表明用火已经普及。遗物除石器和贝质工具外，还发现了大量与食物有关的遗物。生活在这里的人类以狩猎采集为生，除采集淡水贝类、野果、块根、鸸鹋蛋之外，还捕捉袋鼠、袋熊、山猫等澳大利亚本土的哺乳动物，并捕捞鱼类。

蒙戈湖遗址的发现，使一些学者认为澳大利亚更新世的打制石器属于“澳大利亚石核工具和刮削器传统^[注]”，以马蹄形石核^[注]和陡刃石片刮削器^[注]最具特色。这些石器多以本地的硅砾岩和石英岩为原材料，仅一小部分采用外来石材。马蹄形石核又称高背刮削器，平底、高背，边缘多被修理得很陡，可用作刨刀或砍斫器。刮削器多用石片加工而成，采取陡直的方法修理，刃部有凹刃、带缺口、凸刃、圆刃、直刃等多种式样，多用于砍、刨、刮、削等木工活计，以及切肉或剥制兽皮等。但在一些距今4.5万～3万年的遗址中，特别是缺少硅砾岩的地区，却发现了大量属于“澳大利亚小工具传统^[注]”的小型权宜石片^[注]，一般近似方形，长2～3厘米。

至全新世，约距今4500～3000年，“澳大利亚小工具传统”取代了“澳大利亚石核工具和刮削器传统”。以压制技术修理的石叶石器最具特色，流行装柄加工成复合工具。石叶石器包括形式多样的尖状器和琢背细石刀，后者又包括新月形、梯形等几何形细石器，其特点是将石叶最厚的边缘修整得很钝。此外，还出现了雕刻器。这一时期石锛和刃部磨制的石斧已广泛使用。

在澳大利亚也发现了更新世的岩画。在西澳皮尔巴拉地区和南澳奥拉里地区发现的岩画，年代距今约4万年。迄今发现最早的有确切年代的岩画见于北领地的纳瓦拉加巴曼遗址，距今2.8万年。此外，在西澳金伯利地区还发现了距今1.7万年的岩画。在距今3万～1.8万年的一些遗址中，也发现了用作颜料的赤铁矿和可能用于研磨颜料的磨盘。