距今5300年前后，长江下游地区出现了犁耕和大规模的稻田，稻作农业技术已相当成熟。 距今5100年，良渚古城成为长流下游的超大型都邑城市，内城面积300万平方米，外城630万平方米，是当时世界上规模最大的都邑。为了防止山洪，在古城以北修建了长10余公里的高坝和低坝，这是同时期世界上规模最大的水利调节系统。修建古城和巨型水坝，反映出良渚王权组织开展大规模公共建设的能力。
这一时期，我国各地都出现了高技术含量的手工业制品，如精美的玉器、陶器、漆器和绿松石装饰品。良渚文化的大墓有玉琮、玉壁等上百件高等级随葬品出土。良渚文化出土的玉琮表面刻有精美兽面纹，1毫米的宽度内就有五到六条刻线。几乎与此同时，黄河下游地区可以生产器壁厚度不到1毫米的“蛋壳陶”。 这些高技术含量手工业的专业化是社会分工的重要表现。
距今4300年前后，中华文明的进程出现重要转变，其主要特征是中原地区的崛起。距今4300-4100年，气候发生较大变化，气温异常，降雨不均，洪水频发，各地区文明的进程受到较大影响。这一时期，长江中下游地区文明衰落，黄河中游地区文明进程加速发展。距今4300年时，黄河中游的势力集团在与周围其他集团的力量对比中逐渐占据优势，山西陶寺和陕西石峁两座巨型都邑相继出现。
陶寺城址的年代约距今4300-4000年，城址长1800米、宽1500米，面积280万平方米。陶寺城址出现了黄河中游地区最早的宫城。大墓出土近百件随葬品，包括鼍鼓、石磬、玉石钺、彩绘龙纹的大型陶盘。在陶寺遗址发现的一处半圆形的坛状遗迹，天文学家认为是当时观测天象、确定春分、秋分、夏至、冬至等农时节气的观象台，这与《尚书.尧典》中尧“观象授时”的记载相符。
陶寺城址还出土了我国最早的铜铃和铜容器残片。在其中一件出土陶壶上发现了两个字，说明当时可能已出现文字。陶寺城址的年代、位置、规模、等级都与文献记载的尧都平阳较为吻合。石峁城是近年来发现的用石块砌筑的山城，使用年代为距今4100-3900年，面积400万平方米。石峁城由外城、内城和皇城构成，有多种防御设施。城内核心处的皇城台分数层砌筑，总高度达数十米，台顶有大型宫殿建筑，台下有宽阔的广场、通向城内的门楼和道路。宫殿台基上有雕刻兽面及各种动物形象的石条和石柱。
在皇城台还发现多件高50-100厘米的陶鹰，这应与某种信仰与崇拜有关。石峁城具有浓厚的军事防御色彩，在城内还发现多处埋有青年女性头骨的祭祀坑。这表明，在夏王朝建立前夕，陕北地区的阶级分化已相当严重，出现了拥有强大军事力量的王权国家。
这一阶段的代表性遗址主要包括：
长江下游--江苏赵陵山和草鞋山遗址、浙江余杭良渚遗址
长江中游--湖北石家河城址
长江上游--四川成都宝墩遗址
黄河下游--山东城子崖遗址
黄河中游--山西陶寺遗址、陕西石峁遗址、山西兴县碧村遗址