虽然史前人类居住的地理区域广阔，地形千差万别，但世界各地的早期人类对疾病的认识却十分近似。巫术、宗教、植物作为药剂在每个地域都是最主要的医疗行为方式。在法国发现的17000年前的石洞壁画里出现面具人戴着动物头、跳仪式舞蹈的艺术描绘，这或许是现存最早的巫医形象。在原始公社和氏族社会时代，“年轻”的人类只能像动物一样去捕食和摘野果来充饥，他们对于疾病并无了解。在与自然或在氏族部落间的争斗中，这些史前人积累了不少治疗创伤的外科经验，比如当外出打猎时木刺扎进皮肤，他们会用唾液涂抹在伤口上，以便让伤口迅速愈合，或用毛皮和树叶来包敷伤口，用压迫法制止伤口出血，拔除异物等。这些方法大多是不经意所为，这些笨拙又不可靠的原始外科方法往往经过口口相传，成为整个部落通识的治法，这是外科的雏形。
原始人生活的环境十分恶劣，充满危险，这个时期的主要的疾病风险是受伤或骨折，大部分的伤病愈合得很差，而且还可能导致伤者需终生忍受伤痛。受伤的类型可以提供有关环境和职业的线索。例如，在盎格鲁撒克逊人(Anglo-Saxon)的骨骼中，大腿骨骨折比前臂骨骨折更常见。这些典型的损伤由摔倒在坚硬的地面上引起，尤其是穿着笨重的鞋子时。而在古埃及胳膊骨折却比腿骨骨折更常见。此外，考古学家对一位有36000 年历史的尼安德特人的颅骨进行CT扫描显示，他明显遭受过尖硬石器工具打击，但在伤口周围有一定程度的愈合。要治疗这样的伤口，至少需要几个月时间的照顾。很多原始部落在实践中已学会处理开放性创伤或者骨折。处理开放性创伤包括用植物的根、茎、叶或者提取物清创和包扎，其中有些物质有助于伤口的消毒和愈合。刀伤通常用动物脂肪来处理。有时，他们把动物的粪便擦在伤口上，动物皮则用作绷带。骨折的腿或手臂用河泥包裹，太阳照射后河泥变硬，变得与石膏差不多。不过，这些包裹在河泥里断骨是否能矫正到位则值得怀疑。早期人类也许学会了用夹板固定骨折的肢体来减轻运动引起的疼痛，但几乎没有证据表明他们了解如何减少骨折的发生。不仅如此，在野生猿猴中也能发现愈合良好的骨折。即便如此，愈合良好的骨折、夹板和拐杖的存在并不一定能够证明史前“接骨大夫”的存在。
在新石器时代，已有为数不多的“ 手术”出现在古高卢、埃及、印加、秘鲁。原始人几乎没有什么手术工具，也不知道通过麻醉来减轻疼痛或使用消毒剂来保持创口清洁。尽管如此，原始人施行最常见的一种手术之一却是颅骨手术，也叫环钻术。在19世纪以前，原始人的环钻术不为现代人所知。美国的一位外交官兼记者乔治·斯奎尔（Ephraim George Squier，1821一1888）从秘鲁获得了一个原始人的颅骨。1865年，斯奎尔在市政厅展示他收藏的这个颅骨上面有一个清晰的洞，而且在洞的周围有新骨生长的痕迹，研究者发现这个手术做得非常小心，并且这个原始人存活下来了。后来，考古学家在南美的马雅文化遗址中发现有许多颅骨曾有环钻过的痕迹，说明当时环钻术是一个十分常见的行为。事实上，环钻术也盛行于古欧洲的许多部落，早在10000年前的颅骨上都能找到这种手术的证据。在法国的一处公元前6500年的考古遗址上，科学家研究了120个史前人颅骨，其中40个有环钻术痕迹。原始人可能都利用尖锐的岩石，比如打火石，作为切割工具。不过具体的切割手法取决于不同的文化。有的利用刮擦的方法来打开圆形的开口，而有的则在要取出的颅骨上先打许多小孔，这样可以很容易取下这块骨头。后来随着冶金学的发展，人们开始使用金属工具。
环钻术被称为“史前时期的脑外科手术”，但一个成功的钻孔要求移除头盖骨中的圆盘形骨片，并且不损伤脑组织本身。当科学家首次遇见这种颅骨时，他们设想这种操作是出于巫术目的而对死者进行的。但是，古人类学家已发现，那个时代一些部落的医士进行颅骨钻孔术，既是出于宗教目的，也是为了实际需要。原始人为何要施行颅骨手术？这类颅骨手术背后的原因有很多。头痛、感染、惊厥或者疯癫等都可能导致采用环钻术来减轻病症。根据环钻术实施的频率，古病理学家推测有些群体可能使用它作为魔法或者宗教仪式的一部分来驱除妖魔鬼怪。环钻术的步骤包括切除患者一小块环形颅骨，暴露出硬脑膜。尽管感染、脑肿胀或者脑出血的风险相当高，但还是有证据表明许多接受这种手术的人能够存活下来。至今，也不知原始人在手术过程中用什么来缓解疼痛。他们可能给患者饮酒，或者在南美洲，他们知道用古柯叶（可卡因的原料）镇痛。有时候，也有证据显示手术刚开始不久就中途停止了，可能就是因为疼痛。考古学家发现这种手术的多数受害者是女性，这可能意味着这种操作带有宗教性或惩罚性目的而不是出于医疗目的。
史前的外科医生使用了三种钻孔方法。一种技术是用一块尖锐的石头或金属器具在选定的区域刮凿头骨，凿刻出一条弧形的沟。当这条沟足够深，大概形成一个纽扣状的小圆盘，便能够从颅骨中移去。在秘鲁，最普遍、最常用方法是大致沿着圆形的边缘钻出一系列小孔，等围成一个圆后，用锋利的燧石或刀去除或撬开这块圆形骨头。病人可能戴着圆盘作为护身符，以避开更多的不幸。在一些地区，外科医生实施不完全的或可能带有象征性意义的环钻术。也就是说，头骨上只刻出浅浅的圆盘轮廓，但不去除骨片。一些颅骨带薄的独木舟形的切口，构成一个矩形，但是正方形或长方形的切口也许被用于死后的宗教仪式上。另外一个在颅骨上留下记号的外科手术称为“前顶残缺”，这个手术中的“记号”是一些由烧灼引起的伤疤。带有这种特殊损伤的新祈石器时代的颅骨在天的秘鲁、欧洲和印度被发现。在使用烧灼剂的准备过程中，外科医生先在头皮上做一个“T”形或“L”形的切口。烧灼法通常是把沸油或在沸油中浸过植物纤维绳索接触于暴露的骨骼上，任何一种方法都会对覆盖在骨头上的厚纤维膜造成长久性损害。
史前人类也进行其他类型的手术，其中绝大多数都是非侵入性的，旨在消除肿胀和压力，比如切开或切掉疖子。原始人也知道截掉受伤的手臂或腿，可能是为了保命（斩手指被认为是一种宗教仪式)。尽管截肢未必就能保证存活，科学家考查古人截肢处的骨骼时发现了愈合迹象，这说明确实有人因此而活命。史前“外科医生”通常只在四肢上做手术，因为他们已认识到在腹部做手术会给患者带来巨大风险。证据显示，在古代，纹身和包皮环切亦是常见手术。女性阴蒂切割术，也就是所熟知的女性生殖器切割。这一般是在没有麻醉和消毒的情况下，用粗糙的工具进行的一种痛苦的宗教仪式。女性阴蒂切除术是割去阴蒂与部分外阴唇，其余组织被缝闭。女性阴蒂切开术被视为确保贞洁的方式，作为一种即将到达某年龄的宗教仪式以及结婚的先决条件。
由于宗教的原因，约在公元前3500年左右，早期的人类常施行的手术为割包皮，切阴茎和去睾丸。割包皮是人类较早的手术行为，并且这种行为形成了一种习俗--割礼。古代埃及男童一般在6～12岁间受割礼。在埃塞俄比亚人、犹太人和穆斯林及其他几个民族之中，割礼是在出生后不久进行（犹太人是在出生后第8天），或者是出生之后几年。其他实行割礼的民族大都在青春期进行。在何种年龄实行割礼被认为具有重要的宗教意义。最早出现关于包皮手术的文献出自古埃及，在第六王朝(公元前2345-2181年)的陵墓壁画中出现割过包皮的男性，同期的浮雕作品描绘一名成年男性以立姿接受割礼。古埃及象形文字以一支割除包皮或勃起的男性生殖器官代表阴茎。保存到现时的木乃伊大多数包皮已割除。在非洲土著人、澳洲土著人、阿拉伯人和犹太人也已实行了数千年包皮手术。割礼是《圣经》中记载的仪式，男婴出生后第八天，要割去生殖器的包皮，作为以色列民族与神建立誓约的标记。（创世记十七，10～13）《圣经》记载了以色列人的祖先亚伯拉罕为儿子以撤行割礼。“以撒生下来第八日，亚伯拉罕照着上帝所吩咐，给以撒行了割礼”（创二十一，4）。割礼不仅有属灵的意义，更要除掉以色列人及其后裔心中的污秽。但10岁以后则不能再行包皮手术。
早期的人类已掌握了缝合技术，但在缺乏消毒技术的情况下，应用针线缝合伤口可能导致严重感染。一种由印度外科医生设计的精巧的技术需要使用特殊的蚂蚁，让蚁与伤口接触，刺激它咬合伤口，之后昆虫躯体脱落，残留的蜕腭便成了“自然的缝合器”。为了防治出血，原始的“外科医生”使用了止血带或烧灼术，或仅用绷带包裹伤口。伤口敷料上常含有有毒物质，如牛粪和磨成粉末的昆虫，其成分可能起到收敛和抗菌作用。这些敷料可能含有具药理价值的成分，如在黑麦粉末中存在的麦角碱，但其象征性价值可能更大。早期的人类对治疗骨折和脱位常常是熟练的，他们善于用夹板，但直到他们对着夹板诵读完合适的咒语或在伤口上绑上一个蜥蜴头，这种治疗才算完成。巫师还可能通过打断一只鸡的腿，然后对这只不幸的家禽施以治疗等象征性行为来鼓励病人。真正意义上的外科手术应该为距今3200年前，Susrua 首次进行会阴取石术，为史载最早的外科手术。
大约在公元前3500到前1500年之间，文明的进展首先出现江河流域：如埃及的尼罗河、中东的底格里斯河和幼发拉底河、印度的印度河和中国的黄河。公元前20世纪，古巴比伦文化兴起，其影响了以后古希腊和古罗马医学。古巴比伦王国（约公元前1894～前1595年）位于美索不达米亚平原，在距今约5000前左右，这里的人们建立了国家，到公元前18世纪．这里出现了王古巴比伦国。“美索不达米亚”在《圣经》中被称为“伊甸园”，是古希腊语建立时间，意为“两条河中间的地方”，故又称为两河流域。两河指的是幼发拉底河和底格里斯河。同时建立了一座宏伟的古城，颂布了第一部法典《汉莫拉比法典》，流传最早的史诗、神话、药典、农人历书等。古巴比伦王国是西方文明的摇篮。公元前19世纪初，阿摩利人首领苏木阿布建立了古巴比伦王国。
古巴比伦人相信占星术，认为天体的变化和星体的运行与人类的疾病、祸福有关。他们也重视肝脏的作用，认为肝脏是人体最重要的器官，所以他们对肝脏的认识很精确。在巴比伦文献中提到古代有两类医者:一类是用药物、药水和绷带为人治病的医生，而另一类是用咒语和宗教仪式治病的术士。证据表明这两种医者都得到了官方的认可。汉漠拉比法典(颁布于公元前1792一前1743年)中规定医生根据病人(或动物)情况进行特定手术的收费标准，同时，对于医疗差错也有严厉惩罚的规定。尽管存在着手术失败的潜在危险，但是从文献中可以看出，人们仍然常常进行许多小手术如绷带包扎伤口，治疗鼻出血等，甚至还有尝试剖腹产手术。
《汉谟拉比法典》里记载了有关美索不达米亚医学的信息。汉谟拉比是公元前1792一1750年的巴比伦统治者，他建立了一部规范国家统治、市民行为以及医生行医的法典。这些法律并不是写在一块平板上，而是写在一大块打磨光滑的闪长岩岩柱上（约公元前1750年)。《汉谟拉比法典》现在被保存在巴黎的卢浮宫。法律条款是要求医生为手术失误或失败要承担责任。这些法律只描述了针对“用刀”的医疗失误的惩罚，因此非手术类错误可能不会受到如此严厉的惩处。惩罚的严重程度依照患者的地位而定。如果一个社会地位很高的人死于手术，外科医生要被砍手；但如果死的是一个奴隶，外科医生只需要出钱让主人再买一个奴隶。另外，法典详细规定了各种医疗服务的费用，为有社会地位的人服务的医生要比为奴隶看病的医生报酬更高。
