Nền văn minh trở nên phức tạp kéo theo làm phức tạp về tôn giáo, và dạng đầu tiên cũng bắt nguồn từ giai đoạn này. Các thực thể như mặt trời, mặt trăng, trái đất, bầu trời và biển thường được tôn sùng. Các đền thờ được xây dựng, phát triển, và dần hoàn thiện với hệ thống cấp bậc như linh mục,thầy tế và các chức danh khác. Điển hình của thời kỳ đồ đá này là có xu hướng thờ các vị thần mang hình dáng con người. Trong số những văn bản kinh tôn giáo lâu đời nhất còn tồn tại là các văn bản kim tự tháp Ai Cập (khoảng giữa 2400 đến 2300 TCN). Một số nhà khảo cổ học cho rằng, dựa trên dấu tích khai quật được ở ngôi đền Göbekli Tepe (Potbelly Hill) ở miền nam Thổ Nhĩ Kỳ, có niên đại từ 11500 năm trước, tôn giáo hình thành trước khi xảy ra cuộc cách mạng nông nghiệp chứ không phải sau như suy nghĩ trước đó.