2001年到2016年实施的中华文明探源工程，秉持“多层次、多角度、全方位”理念，探讨各地区文明起源和形成过程，以及以中原地区为核心的中华文明多元一体格局的形成过程，进而探讨导致这一过程的原因、机制及特质。其中，中原地区的文明化进程是中华文明探源工程的最重要课题。
黄河中游地区大约在距今一万年以前进入新石器时代。李家沟等遗址出土了距今约一万年以前的陶器和磨制石器，表明已开始少量的粟和黍或稻的栽培，但狩猎和采集仍是主要食物来源。距今8000年左右的裴李岗文化早期，农业获得初步发展。河南舞阳贾湖遗址发现的8000多年前村落和公共墓地，出土了一定数量的炭化稻。少数墓葬随葬七孔骨笛，这是目前世界上所见年代最早的笛子，改写了世界音乐史。贾湖遗址部分墓葬出土数个龟壳，一些龟甲底部的刻划符号与商代甲骨文“目”的象形字形态相似，不排除两者之间具有某种内在联系的可能性。
文明起源是指史前社会向文明社会过渡的阶段。最突出特征是社会出现较明显的分化，即在生产发展的基础上，出现贫富贵贱分化，少部分人脱离劳动，开始向权贵阶层转化，从平等的社会向阶层化的社会和国家迈进。因此，社会没有出现明显的分化，就谈不上文明起源；没有出现国家，就谈不上文明。
中原地区新石器时代早中期，处在文明起源的前夜。贾湖遗址村落和公共墓地中没有出现明显的社会分化迹象，还没有发展到文明起源阶段，但为文明起源奠定了基础。中原地区在距今7000—5000年间分布着仰韶文化。该文化半坡期（距今6500—6000年）以西安半坡和临潼姜寨遗址为代表。仰韶文化半坡遗址和姜寨遗址时期没有贫富贵贱分化的迹象。因此，该地区文明起源尚未到来。
仰韶文化庙底沟期（距今6000—5500年），河南西部三门峡市灵宝的铸鼎原遗址群出现数处大中型聚落遗址。它们和很多小型遗址密集分布，形成聚落群。
在对该遗址群中规模最大的遗址之一西坡遗址发掘中发现，遗址南北两侧有很宽的自然河道，并被壕沟围绕，防御色彩浓厚。遗址中心区为广场，广场附近有数座大型房址，可能是权贵阶层的居所和集团举行重要仪式的场所。壕沟外侧发现了公共墓地。一般社会成员墓葬面积只有一平方米左右。大型墓葬面积达六七平方米，且随葬制作较为精致的武器玉钺，墓葬脚端有十几件陶器。墓主可能是军事首领，具有较高地位。这是迄今为止中原地区发现最早出现明显社会分化的遗址，说明当时的社会已开始出现明显的阶层分化。
距今5500年以前，河南中部郑州地区西半部出现数个大型聚落。近年发现的巩义双槐树遗址（距今5300年左右），是迄今黄河中游地区发现的同时期规模最大的聚落遗址，也是河南中部规模最大、等级最高的遗址，这里应是当时中原地区的政治中心。
双槐树遗址及周围同时期的青台、汪沟等遗址由三重环壕围绕，公共墓地也在环壕围绕的范围内。遗址中心区域有东西成排、南北成列分布的大型建筑群。这种前后递进、左右对称的建筑布局最早出现在双槐树遗址时期，开启了中国古代宫殿建筑布局的先河。遗址中发现九个陶罐摆放成北斗星的形状，还发现一头首向南并朝门道的完整麋鹿和一头野猪的遗骨，位置在北斗九星上端、北极附近，也见于青台遗址。这说明当时人们应已掌握北斗星运行轨迹乃至与季节变换的关系，或许已出现北斗信仰。遗址出土了一件用兽牙制成的蚕形饰品，仰韶文化遗址中多次出土蚕茧，说明当时黄河中游地区已从事养蚕缫丝。
最近在遗址以南发现另一处同时期规模最大的高等级建筑基址，反映了当时中原地区社会分化严重，出现权贵阶层。距今5300年前的黄河中游地区很可能是全国范围内社会分化最明显、文明化进程较快的地区之一。
彩陶最初在距今约7000年前的陕西、山西、河南交界区被发现。距今6500年前的仰韶文化半坡期，中原地区流行“彩陶”。彩陶花纹流行以鱼纹和简化为直线三角纹为主的几何纹为母题。到距今6000—5500年的仰韶文化庙底沟期，彩陶纹饰发生显著变化，鱼纹系统逐渐退出，代之以鸟纹与以圆点和弧线三角（鸟纹或花的图案的变体）的花纹。