(一)旧石器文化
大同地处桑干河文化的中心区域，是中华古人类的重要发祥地之一。大同许家窑人是距今10万年前的一支古人类群体，曾生活于大同盆地东部阳高县古城镇许家窑遗址周边，是北京人（北京市房山区周口店，距今50万年）和峙峪人（山西省朔州市峙峪，距今2.8万年）之间的重要过渡环节。
1974年以后，经过对许家窑遗址进行多次发掘，共发现许家窑人顶骨、颔骨、枕骨、牙齿化石20余件。许家窑人头骨骨壁厚重，牙齿粗大、嚼面复杂，脑量比北京人大，具有早期智人的明显特点。许家窑人类化石分属10多个男女老幼不同个体，按年龄既有幼儿，又有半百老人。从这些人类化石发现，许家窑人的平均年龄达到30岁以上。经对许家窑人牙齿化石存在的黄斑进行检测，存在氟牙症状，说明远古的许家窑一带同样存在氟化物含量超高的现象。
大同旧石器时代文化遗址众多。截至2013年，大同共命名旧石器时代文化遗址14处，另有75处化石点和50余处待定遗址，涵盖了30万年前至1万年前旧石器时代早、中、晚各个时期的旧石器文化。其中列入重点保护的主要遗址有阳高许家窑遗址、神泉寺遗址、大同青磁窑遗址、小站遗址、大同县杜庄遗址、左云贾家窑遗址、广灵洗马庄遗址等。大同旧石器时代文化遗址，有一个共同点就是全部分布在桑干河及其支流的水槽断崖两侧，通常在崖面都有石器或文化层出露。
大同旧石器时代文化遗址，石制品和动物化石蕴藏量相当丰富。数万件晚更新世人工打制石器，有石球、石锤、石砧、石斧、石锥、石钻、石刀等各种类型，其中如许家窑遗址大小石球、青磁窑遗址尖状石器、小站遗址刮削石片、鹅毛口遗址歪尾石片，杜庄遗址的砍砸石器，都含有大量精制品和粗制品。展示了大同旧石器文化的丰富多彩。
许家窑遗址还发掘有被人类猎食的成吨的动物化石，主要有普氏野马、中华鼢鼠、布氏田鼠、披毛犀、普氏原羚、鹅喉羚、古菱齿象、原始牛、野猪、狼、虎等更新世时代的动物种群。
