Paleoliticul al cărui nume provine din termenii greceşti palaios, „vechi”, şi lithos, „piatră”, adică epoca veche a pietrei, se desfăşoară pe o perioadă de aproximativ 1 milion de ani (cca 1000000 – 13000 a. Chr.) şi a fost împărţit în trei etape: paleoliticul inferior (cca 1 000 000 – 100 000 a. Chr.), paleoliticul mijlociu (cca 100 000 – 33 000 a. Chr.) şi paleoliticul superior (cca 33 000 -13 000 a. Chr.).
Piesele deţinute de Muzeul Olteniei şi datate în această din urmă perioadă, provin în special din localitatea Baia de Fier, judeţul Gorj, unde, în „Peştera Muierilor”, s-au găsit nenumărate unelte din cuarţ şi cuarţit, dar şi un adevărat „cimitir” cu schelete fosile de urs de peşteră.
De asemenea, tot aici, s-au descoperit şi câteva oase umane, reţinând atenţia, în mod special, un craniu de Homo Sapiens, precum şi bogate urme de locuire post¬paleolitice.
În baza unor estimări preliminarii ale specialiştilor în antropologie, se pare că acest craniu uman găsit în „Peştera Muierilor” a fost al unei femei care a murit aproximativ la vârsta de 40 ani. Craniul de la Baia de Fier, jud. Gorj, certifică, alături de alte descoperiri din Europa de sud-est, începutul procesului de colonizare a Europei de către omul modern. Colecţiile mai cuprind şi unelte din piatră paleolitice, găsite în localitatea Dârjov, judeţul Olt.