Mesolitikum, även kallat medelstenålder, forntida kulturskede som existerade mellan paleolitikum (gammal stenålder), med sina huggna stenverktyg, och neolitikum (ny stenålder), med sina polerade stenverktyg. Mesolitikum används oftast för att beskriva arkeologiska samlingar från det östra halvklotet och motsvarar i stort sett den arkaiska kulturen på det västra halvklotet. Mesolitisk materiell kultur kännetecknas av större innovation och mångfald än vad som finns i paleolitikum. Bland de nya formerna av huggna stenverktyg fanns mikroliter, mycket små stenverktyg avsedda att monteras ihop på ett skaft för att ge en tandad kant. Polerad sten var en annan innovation som förekom i vissa mesolitiska samlingar.
Och även om de kulturellt och teknologiskt sett är kontinuerliga med de paleolitiska folken, utvecklade mesolitiska kulturer olika lokala anpassningar till speciella miljöer. Den mesolitiska jägaren uppnådde en större effektivitet än vad den paleolitiska jägaren gjorde och kunde utnyttja ett större utbud av animaliska och vegetabiliska livsmedelskällor. Immigrerande neolitiska jordbrukare absorberade troligen många inhemska mesolitiska jägare och fiskare, och vissa neolitiska samhällen tycks ha bestått helt av mesolitiska folk som anammat neolitisk utrustning (dessa kallas ibland för sekundärneolitiska).
Då mesolitikum kännetecknas av en svit av materiell kultur, varierar dess tidpunkt beroende på plats. I nordvästra Europa, till exempel, började mesolitikum omkring 8000 fvt, efter slutet av den pleistocena epoken (dvs. för omkring 2 600 000 till 11 700 år sedan), och varade fram till omkring 2700 fvt. På andra håll är datumen för mesolitikum något annorlunda.