В период позднего палеолита, около 40 тыс. лет назад, неандертальцев сменил более развитый вид человека разумного — неоантроп. В это же время происходит потепление климата. Люди стали селиться вблизи рек, например, местонахождения Стрелка (Красноярск), Усть-Кова (Кежемский район), Усть-Мана, Большое Слизнево. Разнообразные орудия труда найдены в гроте Двуглазка Ширинского района — их возраст превышает 40 тыс. лет. На стоянке Усть-Кова в Кежемском районе обнаружены ножи из костей мамонта, скребки, наконечники копий, а также остатки костров, горевших 30 тыс. лет назад. Количество археологических памятников позднего палеолита в Красноярском крае очень велико: только в районе Красноярска известно более 20 стоянок этого времени, а в районе Красноярского водохранилища — около 200.
Человек жил охотой и собирательством. Люди изготавливали ножи, скребки, резцы, острия, наконечники копий, дротиков. Наряду с новыми орудиями человек продолжал употреблять и ранее известные. Кроме того, для изготовления орудий труда и оружия стали широко использоваться более пластичные материалы — кость и рог. Появляются новые типы орудий труда и новые принципы их изготовления. Вместо цельных каменных орудий заготавливались тонкие острые каменные пластины-вкладыши, которые крепились в пазы деревянных или костяных заготовок для наконечников, ножей, копий. Жизнь людей все более усложнялась. В ней произошло одно из великих событий — разделение труда по полу: главной обязанностью мужчин была охота, а женщин — разделка и обработка добычи.
На территории края особо выделяются афонтовская и кокоревская позднепалеолитические культуры (10—16 тыс. лет назад). К первой относятся памятники, в каменном инвентаре которых основную роль играли отщепы, в кокоревской же культуре преобладали пластины. В ареал афонтовских памятников отнесены стоянки Афонтовой горы (Красноярск), а также Кокорево и Таштык 1—2. К кокоревской культуре относятся стоянки Кокорево и Новоселово (Новоселовский район). В районе Дивногорска расположена многослойная стоянка Лиственка, где поочередно обитало афонтовское и кокоревское население. Принципиальных различий в их образе жизни не было.
В Ленинском районе Красноярска, в районе бывшего села Ладейка, также была обнаружена стоянка палеолита, неолита, бронзового и железного веков. Археолог Николай Поликарпович Макаров в статье «Древности Ленинского района» пишет: «Территория современного Ленинского района Красноярска впервые была освоена человеком позднего палеолита 15—20 тыс. лет назад, а, возможно, и ранее. Это было время последнего, самого сурового сартанского оледенения Сибири. Морозы в окрестностях Красноярска достигали 60—70 градусов. Фактически люди этого периода жили в условиях тундры. Их основными занятиями были охота на северного оленя, мамонта, лошадь и других животных. Огонь, одежда из шкур позволяли пережить суровые морозные зимы».
Ачинская палеонтологическая стоянка является одним из древнейших известных поселений на территории Ачинского района. Датируется она 20–28 тыс. лет до н. э. Здесь археологи в 1972 г. нашли самый старый в истории человечества лунный календарь, названный Ачинским жезлом.
В это время начинают формироваться религиозные представления первобытного человека, и в первую очередь они обращены на мир природы. Люди почитали основные стихии, светила, животных, растения. Известны скульптурные изображения людей, чаще всего женщин, птиц, животных. Интересна в этом отношении фигурка мамонта, созданная около 30 тыс. лет назад, найденная на реке Ангаре. По всей видимости, это животное играло серьезную роль в культовых верованиях древних людей.