El Paleolítico Superior oscila entre los 35.000 años y el 10.000 a. C. y supone la etapa final del Paleolítico. Este periodo de la Prehistoria se caracteriza por la aparición del 'homo sapiens sapiens', que, procedente de África, coloniza la Península Ibérica. El hombre 'sapiens' aumenta su capacidad craneal respecto al 'neanderthal', y su nombre alude a su capacidad para adquirir conocimientos y sabiduría. Las principales culturas del Paleolítico Superior son la perigordiense, la auriñaciense, la solutrense y la magdaleniense.

Dentro de estas habilidades del hombre del P. Superior se pueden destacar el dominio del fuego para luchar contra el frío, cocinar los alimentos y ganar horas de luz al día; el perfeccionamiento del utillaje lítico de caza (con las azagayas, los arpones y los cuchillos en forma de hojas de laurel) y, muy destacado, el desarrollo del arte rupestre prehistórico. Este arte consiste en pinturas o dibujos en abrigos o en cuevas. Las pinturas rupestres escenifican rituales de caza mediante la representación de figuras humanas y animales. Los colores se obtenían de las grasas vegetales y los minerales. Las técnicas pictóricas variaban entre el coloreado a mano, con una caña hueca, con pinceles rudimentarios y el esgrafiado para las incisiones en las paredes.

El yacimiento más importante de arte rupestre en la P. Ibérica y uno de los más destacados del Mundo es el de Altamira (Santillana del Mar), descubierto a finales del siglo XIX por el pastor Modesto Cubillas, y dado a conocer a la comunidad científica por el  antropólogo Marcelino Sanz de Sautuola. La cueva cántabra alberga, en perfecto trazado y policromía, 150 pinturas de bisontes, ciervos y caballos en escenas sobre caza y rituales mágicos. La cueva de Altamira recibe el apelativo de 'Capilla Sixtina del Arte Cuaternario', y cuenta con el reconocimiento mundial de la UNESCO con el título de Patrimonio de la Humanidad desde 1985. Otros yacimientos importantes de arte rupestre en la Península son los de Cueva del Castillo y Cueva de la Paloma en la cornisa cantábrica y El Parpalló en el Levante valenciano.

En la Región de Murcia, las pinturas rupestres escenifican también rituales de caza. Las técnicas pictóricas variaban entre el coloreado a mano, con una caña hueca, con pinceles rudimentarios y el esgrafiado para las incisiones en las paredes. Los yacimientos de arte rupestre más destacados son los de la Cueva de Jorge, la Cueva de las Cabras (Cieza), la Cueva Bermeja y la Cueva de los Mejillones (Cartagena).