miniatura|326x326px|Els antics continents de Sondalàndia i Sahul que van estar exposats durant les darreres edats glacials fa 2 M d'anys La prehistòria d'Austràlia és el període que comprèn des dels primers assentaments humans al continent australià i la colonització d'Austràlia el 1788, que marca l'inici de la documentació escrita a Austràlia. Aquest període s'ha estimat de diferents maneres, amb la majoria d'evidències que suggereixen que es remunta entre 50.000 i 65.000 anys. Aquesta època es coneix com a prehistòria en lloc d'història perquè el coneixement d'aquesta no es deriva de la documentació escrita. Tanmateix, alguns argumenten que la tradició oral indígena hauria de tenir un estatus similar.
miniatura|335x335px|Mapa mostrant l'extensió probable de terra i aigua en el moment de l'últim màxim glacial i quan el nivell del mar era probablement més de 150 m més baix que l'actual, i que il·lustra l'obstacle marítim al qual s'haurien enfrontat els migrants. La presència humana al continent australià va començar amb la migració dels avantpassats dels aborígens australians actuals per ponts continentals i travessies curtes per mar, des del que ara és el sud-est asiàtic. El nombre d'onades d'immigració que poden haver contribuït a aquests avantpassats dels aborígens australians moderns són incertes. El refugi de roca de Madjedbebe a la Terra d'Arnhem és potser el lloc més antic que mostra la presència d'humans a Austràlia. Les restes humanes identificades més antigues es troben al llac Mungo a Nova Gal·les del Sud, que s'han datat fa uns 41.000 anys.
En el moment del primer contacte europeu, les estimacions de la població aborigen oscil·laven entre 300.000 i un milió d'habitants. Eren societats complexes caçadores-recol·lectores amb economies i societats diverses. Hi havia unes 600 tribus o nacions i 250 llengües amb diversos dialectes. Alguns grups es dedicaven al cultiu de pals de foc, o la piscicultura i van construir refugis semipermanents. El moment evolutiu en què alguns grups es van dedicar a l'agricultura encara és controvertida.
Els Illencs de l'estret de Torres es van establir per primera vegada les illes fa uns 4.000 anys. Cultural i lingüísticament diferents dels pobles aborígens continentals, eren gent de mar i obtenien el seu mitjà de vida de l'horticultura estacional i dels recursos dels seus esculls i mars. L'agricultura també es va desenvolupar en algunes illes i pobles va aparèixer cap al segle XIV.
Primers assentaments Les primeres evidències d'humans a Austràlia s'han estimat de manera variada, amb la majoria dels investigadors, datant-la entre 50.000 i 65.000 anys aC.
miniatura|283x283px|La costa de Tasmània i Victòria fa uns 14.000 anys, a mesura que el nivell del mar augmentava, mostrant alguns dels jaciments arqueològics aborígens Hi ha una discussió considerable entre els arqueòlegs sobre la ruta que van fer els primers migrants cap a Austràlia, considerats com els avantpassats dels pobles aborígens moderns. La migració es va produir durant les etapes de tancament del Plistocè, quan el nivell del mar era molt més baix del que és avui. Els episodis repetits de glaciació estesa durant l'època del Plistocè van donar lloc a una disminució del nivell del mar en més de 100 metres a Australàsia. Les primeres migracions podrien haver arribat per mar durant un període de glaciació, quan Nova Guinea i Tasmània es van unir al continent d'Austràlia. La línia de costa continental s'estenia molt més al mar de Timor, i Austràlia i Nova Guinea formaven una sola massa terrestre. Pel costat australià es coneixia com a Sahul i a Nova Guinea com a Sondalàndia, connectant-se per un extens pont continental a través del mar d'Arafura, el golf de Carpentària i l'estret de Torres. No obstant això, el mar encara presentava un obstacle important, per la qual cosa es teoritza que aquests pobles ancestrals van arribar a Austràlia fent un salt d'illa. S'han proposat dues rutes: una seguint una cadena d'illes entre Sulawesi i Nova Guinea i l'altra arribava al nord-oest d'Austràlia a través de Timor. Rupert Gerritsen ha suggerit una teoria alternativa, que implica la colonització accidental com a resultat dels tsunamis. El viatge encara requeria rutes per mar, convertint-los en alguns dels primers mariners del món.
Scott Cane, al llibre de First Footprints: The Epic Story of the First Australians (2013) exposa que la primera onada podria haver estat provocada per l'erupció del Toba, i si haguessin arribat fa uns 70.000 anys, podrien haver creuat l'aigua des de Timor, quan el nivell del mar era baix. Però si haguessin arribat més tard, fa uns 50.000 anys, la ruta més probable seria a través de les Moluques fins a Nova Guinea. Tenint en compte que les regions estimades d'aterratge haurien estat per sota dels 50 metres d'aigua durant els darrers 15.000 anys, és poc probable que el moment s'estableixi mai amb certesa.
Datació de Jaciments El període mínim més acceptat per a l'arribada dels humans a Austràlia se situa almenys cap els 48.000 anys. S'han excavat molts jaciments d'aquesta època. A la terra d'Arnhem Madjedbebe (abans coneguda com a Malakunanja II) s'han datat fòssils i en un abric de roca amb uns 65.000 anys d'antiguitat, tot i que un estudi realitzat el 2020 suggereix que la presència humana al lloc era més recent. Segons la investigació de l'ADN mitocondrial, els aborígens van arribar a la península d'Eyre, a l'Austràlia meridional, fa 49.000-45.000 anys, tant des de l'est, en el sentit de les agulles del rellotge, al llarg de la costa, des del nord d'Austràlia, com de l'oest, en sentit contrari.
La datació per radiocarboni suggereix que van viure a Sydney i als seus voltants durant almenys 30.000 anys. A Parramatta, a l'oest de Sydney, es va trobar que alguns pobles aborígens utilitzaven carbó vegetal, industria lítica,i possibles focs de camp. A prop de Penrith, un suburbi de l'extrem occidental de Sydney, es van trobar nombrosos estris de pedra aborígens als sediments de grava de Cranebrook Terraces amb datacions d'entre 45.000 i 50.000 anys aC. Això significaria que hi va haver assentaments humans a Sydney abans del que es pensava.
Les proves arqueològiques indiquen que l'ésser humà es trobava a la part superior del riu Swan, Austràlia Occidental, fa uns 40.000 anys. Un estudi del 2018 que utilitzava arqueobotànica va datar evidències de presència humana a Karnatukul (Petit Desert de Sorra) a la serralada de Carnarvon fa uns 50.000 anys ,20.000 anys abans del que la ciència havia establert, i es va demostrar que els humans havien tingut una presència contínuada al lloc des de llavors.
Tasmània, que estava connectada amb el continent per un pont continental, va estar habitada fa almenys 40.000 anys. El lloc més antic conegut és Wareen Cave, datat d'aquesta època.
Onades i rutes migratòries miniatura|Una de les primeres fotografies existents del poble andamanès. L'home de l'esquerra porta un cinturó tradicional decorat amb petxines. L'altre de la dreta porta un tros de tela importada juntament amb cordes més tradicionals (1875) Un estudi de 2021 realitzat per investigadors de l'ARC Centre of Excellence for Australian Biodiversity and Heritage ha mapejat les possibles rutes de migració dels pobles a mesura que es desplaçaven pel continent australià fins a l'extrem sud del que ara és Tasmània, i que aleshores formava part del terra ferma. El modelatge es basa en dades arqueològiques, antropològiques, ecològiques, genètiques, climatològiques, geomorfològiques i hidrològiques, i pretén comparar-les amb les històries orals dels pobles aborígens, així com l'art rupestre i les llengües australianes aborígens. Les rutes, són similars als camins de bestiar a Austràlia. Lynette Russell de la Universitat de Monash veu les noves eines de recerca com un punt de partida per a la col·laboració amb els aborígens per ajudar a descobrir la seva història. Els nous models suggereixen que les primeres persones podrien haver desembarcat per primera vegada a la regió de Kimberley, a l'actual Austràlia Occidental, fa uns 60.000 anys, i s'haurien instal·lat a tot el continent en 6.000 anys.
Les dades filogenètiques mostren que un llinatge d'Eurasià oriental primerenc es va trifurcar en algun lloc de l'est d'Àsia meridional i va donar lloc als aborígens australians, papús, andamanesos, AASI, així com a asiàtics orientals/sud-est, tot i que els papús també poden haver rebut algun flux genètic d'un grup anterior (xOoA), al voltant del 2%, i al costat d'una barreja arcaica addicional a la regió de Sahul.
D'acord un estudi sobre una mostra de caçadors i recol·lectors de l'Holocè a Sulawesi del Sud s'informava que genèticament es trobaven entre l'Àsia Basal i l'Australo-Papu. La mostra es podria modelar com a ~ 50% relacionada amb Papú i ~ 50% relacionada amb l'Àsia oriental (Andamanesos Onge o Tianyuan). Els autors van concloure que l'ascendència asiàtica estava molt més estesa, i el poblament del sud-est asiàtic insular i oceànic era més complex del que s'havia previst anteriorment.
Es desconeix quantes poblacions es van establir a Austràlia abans de la colonització europea. Tant les hipòtesis "trihíbrides" com les d'origen únic han mantingut una àmplia discussió. Keith Windschuttle, conegut per la seva creença que la prehistòria dels aborígens s'ha polititzat a través de les Australian History Wars, argumenta que l'assumpció d'un únic origen està lligada a la solidaritat ètnica, i suprimint l'origen múltiple perquè es podria utilitzar per justificar la presa blanca de terres aborígens. Però aquesta hipòtesi no està sostinguda per noves evidències científiques.
Canvis en 4000 anys esquerra|miniatura|La divisió tipològica principal en llengües australianes: llengües pama-nyunga (marró) i llengües no pama-nyunga (mostassa i gris) Les diferències en la genòmica humana s'estan estudiant per trobar possibles respostes, però encara no hi ha prou proves per distingir un model d'invasió en onades des d'un de "assentament únic".
Recentment, Alan J. Redd ha investigat sobre la possible migració des de l'Índia fa uns 4.000 anys, i assenyala que el període d'afluència indicat correspon al moment de diversos altres canvis, com la introducció del dingo; la tradició lítica australiana, l'aparició de tecnologies de processament de plantes, com la desintoxicació complexa de cícadòfits; o l'expansió de les llengües pama-nyungan. Tot i que anteriorment s'havia vinculat l'aparació dels dingos amb els gossos paria de l'Índia, les proves recents de l'ADN mitocondrial amb aquesta espècie mostren una connexió més estreta amb els gossos d'Àsia oriental i Amèrica del Nord, fet que suggereix una expansió austronèsia des del sud de la Xina fins a Timor durant els últims anys. 5.000 anys. Una troballa del 2007 de paparres en cangurs i gossos pàries de Tailàndia va suggerir que aquesta expansió genètica podria haver estat un procés bidireccional.