相傳在大約五千年前，黃河流域中下游分佈著許多部落，比較重要的有炎帝部落、黃帝部落等。黃帝，姓姬（或云 公孫），號 軒轅氏、有熊氏，原居於西北，後遷徙至涿鹿（今河北涿鹿東南）一帶。炎帝傳為神農氏後裔，姜姓，號烈山氏或厲山氏。時南方強悍的九黎族，在其首領蚩尤率領之下，向炎帝求援。黃帝統帥炎、黃二部與蚩尤戰於涿鹿之野，蚩尤被殺。涿鹿之戰後，炎黃兩部落發生戰爭，黃帝擊敗了炎帝。從此，中原各部落咸尊黃帝為共主，炎、黃等部落在黃帝的領導下融合成華夏民族。故中華民族素自承為『黃帝後裔』，又因炎、黃兩部落融合成華夏民族，故也稱為『炎黃子孫』。
黃帝雖被視為華夏之袓，但古代傳說中的黃帝並非孤立的，他只是上古時期氏族、部落酋長或共主中的一位。中國古籍向來流傳著『三皇』、『五帝』的提法，不過『三皇』、『五帝』的具體有著很多不同的說法。在此只用提一種異說：『三皇』乃天皇、地皇、泰皇《史記‧秦始皇本紀》，『五帝』乃黃帝、顓頊、帝嚳、唐堯、虞舜《史記‧五帝本紀》。
黃帝之後，最著名的有唐堯、虞舜、夏禹等人。禹係夏后氏部落之領袖，姒姓，又稱夏禹、大禹。相傳堯的末年，洪水泛濫，禹父奉命治水，花了九年時間而一事無成，而被堯處死。及舜即位，禹奉命繼其父治理洪水。禹用疏導的方法，廣修溝渠，終於根治了水患，從此成了華夏民族的英雄人物，被稱為『大禹』。
傳說伏羲氏時官都以龍為名，稱青龍、赤龍、白龍、黑龍、黃龍。後來的神農氏以火名其官，黃帝以雲名其官。這些情況說明，一直到黃帝時，其政權組織都極為簡陋，實際上是部落頭領議事會。傳說，帝顓頊時設五行之官，以及負責祭天的南正之官和負責治民的北正之官，這才有了政權組織的雛形。帝堯時，傳說已有三公六卿百執事的中朝官制，分管各方諸侯的四岳，以及州、師、都、邑、里、朋、鄰的各級地方組織劃分和州牧、侯伯的地方長官。帝舜時，有司空、司徒、士、共工、虞、秩宗、典樂、納言等中朝職官。顯然，堯、舜時職官體制的傳說，有許多後人附加的內容。但從另一角度來說，堯、舜當時已經有相對成形的職官體制。
從考古的發現，中國農業的產生大約在距今一萬年以上，是世界上最早進入農業文明的國家之一。從炎帝神農氏的傳說表明，在距今四千五六百年前，中原地區的農業已經脫離原始生荒耕作時期，進入鋤耕階段。周朝的始祖後稷，在堯舜時任濃官，是最早種稷的人。
伏羲氏在書契的傳說，表明在五千年前，圖像已經由逼真向線條化演變，並有表意文字。黃帝時的蒼頡對文字予以改進，出現了假借字。
五六千年前，先民已經開始以葛、蠶絲製成衣服。（絲綢受歡迎的程度歷久不衰，中外聞名。）在上古時期，中華文明的科學發展有：天文學是中華文明史上發達極早的知識部門之一。主要的原因是農業早在新石器時代就在社會生產中占據了主導地位，而農業的生產對季節有很強的依賴性，所以，僅從為了確定季節這一點來看，人們就已經絕對地需要天文學。
重要的發展有： 物候的觀察和初始的年歲季節概念。也就是通過觀察動植物的生活，活動現象來斷定季節的變化；天象物候曆，也就是通過天上的星象的變化來斷定季節的變化。記日法的發明。物候曆是一種粗疏不定的曆法。天象物候曆雖然有所進步，但仍然有相當的不固定性。記日法的發明什麼時代已無從知曉。《史記．五帝本記》說：「黃帝……迎日推策」。「策」是一種小竹木片。迎來一次的日出，就移動一根竹木片。記日法的發明中，以天干記日法影響最為深遠。所謂天干記日法，是用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十個字，逐日依次用一個字來標記一天。這個方法後來和地支結合成為干支記日法，它一直延續使用到現代，成為中華文化中一個極有特色的部分；
朔望月的觀測和陰陽合曆。除了太陽之外，月亮是最引起上古前人矚目的天體。有了記日法之後，月亮的圓缺週期（天文學上稱為朔望月）兩個朔望月是五十九天的概念，十二個朔望月大體上是三百五十四天多，與一個回歸年的長度相近。因此古人很容易就得到了一年有十二個月的概念；
方向確定中的天文知識。也就是依靠對太陽的觀側。起先人們把日出時的方向稱為「東」，日落時稱為「西」；
醫學方面，藥物的運用，人類經過無數次的嚐試，逐漸認識到某些植物的藥用功能，傳說伏羲、神農嘗百草，始有醫藥。針灸的發明，《帝王世紀》中有伏羲「製九針」以治病的傳說，說明我國古代的針灸發展是很早的;
在世界各古老國家的文明史上，文字的發明被看做是文明產生的最重要標誌之一。古埃及的象形文字和兩河流域的（木契）形文字。但是，標音字母的發明是西方文字的特點，中國的漢字最初是以象形文字為主要特徵的。