Mesolitisk stenalder, også kaldet mellemste stenalder, gammelt kulturelt stadie, der eksisterede mellem palæolitisk stenalder (den gamle stenalder), med dens huggede stenredskaber, og neolitisk stenalder (den nye stenalder), med dens polerede stenredskaber. Mesolitisk stenalder bruges oftest til at beskrive arkæologiske samlinger fra den østlige halvkugle, men svarer i store træk til den arkæiske kultur på den vestlige halvkugle. Den mesolitiske materielle kultur er kendetegnet ved større innovation og mangfoldighed end den, der findes i palæolitisk tid. Blandt de nye former for stenredskaber var mikrolitter, meget små stenredskaber, der er beregnet til at blive sat sammen på et skaft for at frembringe en savtakket kant. Poleret sten var en anden nyskabelse, der optrådte i nogle mesolitiske samlinger.
Selv om de kulturelt og teknologisk set er kontinuerlige med de palæolitiske folkeslag, udviklede de mesolitiske kulturer forskellige lokale tilpasninger til særlige miljøer. Den mesolitiske jæger opnåede en større effektivitet end den palæolitiske jæger og var i stand til at udnytte et bredere udvalg af animalske og vegetabilske fødekilder. Indvandrende neolitiske landmænd absorberede sandsynligvis mange indfødte mesolitiske jægere og fiskere, og nogle neolitiske samfund synes at have været sammensat udelukkende af mesolitiske folk, der overtog neolitisk udstyr (disse kaldes undertiden sekundære neolitiske samfund).
Da mesolitikken er karakteriseret ved en række materielle kulturer, varierer dens timing afhængigt af lokalitet. I det nordvestlige Europa begyndte f.eks. mesolitikken omkring 8000 fvt. efter afslutningen af den pleistocæne epoke (dvs. for ca. 2.600.000 til 11.700 år siden) og varede indtil ca. 2700 fvt. Andre steder er dateringerne for den mesolitiske stenalder noget anderledes.