历史进程至大约公元前4000年，仰韶文化依然保持强盛，在东北内蒙赤峰地区的红山脚下出现了红山文化，这是一种游牧、农耕并存的文化，体现了西辽河流域的特色。红山文化的玉器在中国玉文化中占据重要的地位，其中出土的C型龙造型独特，赤峰市也因此被誉为“中华玉龙之乡”。红山文化的创造者在分子人类学上多呈现N系，并且和仰韶文化有一定的联系。
在黄河下游的山东半岛，泰安市岱岳区大汶口镇出现大汶口文化，东至黄海之滨，西至鲁西平原东部，北达渤海北岸，南到江苏淮北一带。这是东夷部族创造的一种农耕文化，从距今约6500年至4500年，延续2000年左右。在大汶口的陶器上发现了一些文字刻文，比较典型的是一个山上有太阳、云朵的符号，这个符号可能是东夷部落的图腾符号，有人解释为“昊”，东夷部族曾经出现太昊、少昊等首领。其葬式以仰身直肢葬为主，也个习俯身葬、屈肢葬和二次葬的，还发现折头葬、折肢葬，夫妻合葬。山东长岛北庄遗址古遗骨DNA分别D、R和HV等。
以上遗址的仰韶文化、红山文化和大汶口文化的墓葬都出现了等级分化。此时，在西北甘肃临洮马家窑村出现了马家窑文化，主要分布于黄河上游地区及甘肃、青海境内的洮河、大夏河及湟水流域和凉州谷水游域一带，是仰韶文化庙底沟类型向西发展的一种地方类型，历经1000多年，有石岭下、马家窑、半山、马厂等四个类型，是齐家文化的源头之一，年代约为公元前3300年至公元前2050年。该文化应该是古羌人创造的，可能和戎狄有一定的关系，是中国最早出现铜器的文化，标志着中国逐渐从新石器文化进入铜石并用时代。马家窑文化古人的代表基因类型为O2a。
大约在距今5000年前，仰韶文化消失了。原因可能是马家窑文化和大汶口文化兴起产生的东西夹击。《史记》说：“轩辕之时，神农氏世衰。诸侯相侵伐，暴虐百姓，而神农氏弗能征。”庙底沟文化可能是炎帝部族创造，主体为O2类型；大汶口则是蚩尤这个支系。另外，南方的屈家岭文化已经向北推进到了南阳盆地，这是三苗部族北上的证据，主体基因类型大致为O1b。在东南，良渚文化异军突起，建设了大规模的城市，是中国文明开端的重要表现，其主体人群也是O系。而在东北，红山文化衰落，被小河沿文化和雪山文化取代，其中N以外，出现了O3、O1和C3等类型。小河沿文化以赤峰市敖汉旗小河沿乡白斯朗营子南台地遗址命名，晚于红山文化早于夏家店文化，与红山文化有联系又有区别。雪山文化遗址位于北京昌平雪山村，分为三期，早期与仰韶文化、红山文化有相似处，中期属龙山文化，晚期近似于夏家店下层文化与中原地区的商文化遗址，时间跨度从距今约8000年到6000年间。
