Ως Μεσολιθική περίοδος ορίζεται εκείνη η μεταβατική περίοδος ανάμεσα στην Παλαιολιθική και τη Νεολιθική. Οι άνθρωποι της Μεσολιθικής είναι είναι οργανωμένες ομάδες κυνηγών τροφοσυλλεκτών, οι οποίες εμφανίστηκαν περίπου το 10.000 π.Χ., όταν το κλίμα έγινε θερμότερο κατά την εκπνοή της τελευταίας Παγετώδους. Στη δυτική Ευρώπη οι Μεσολιθικές κυνηγετικές κοινωνίες συνυπήρξαν χρονικά με τις καλλιεργητικές Νεολιθικές κοινωνίες της Ασίας.
Η εργαλειοτεχνία περιλαμβάνει
γεωμετρικούς μικρόλιθους κατά την Κατώτερη και λεπίδες με στομωμένη ράχη κατά την Ανώτερη Μεσολιθική, ενώ πολυάριθμα και στις δύο φάσεις είναι τα οδοντωτά και οι εγκοπές. Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν πυριτόλιθος και οψιανός από τη Μήλο. Η εύρεση του οψιανού στο Φράγχθι, σε συνδυασμό με την αλιεία ψαριών ανοιχτής θάλασσας, τεκμηριώνει την πρώιμη ναυσιπλοΐα στο Αιγαίο. Τις εξερευνητικές διαθέσεις των πρώιμων αυτών ναυτικών ενισχύει η παρουσία μυλόλιθων από ανδεσίτη (ηφαιστειακό πέτρωμα) από τα νησιά του Σαρωνικού.
Κατά το τέλος της Ανώτερης Παλαιολιθικής
(11.000 πριν από σήμερα) το σπήλαιο Φράγχθι παύει να χρησιμοποιείται. Η Μεσολιθική εποχή στο Φράγχθι καλύπτει το χρονικό διάστημα από 9500-8000 πριν από σήμερα. Στο διάστημα αυτό οι μελετητές διέκριναν δύο πολιτιστικές φάσεις: την Κατώτερη Μεσολιθική (9500-9000) και την Ανώτερη Μεσολιθική(9000-8000 πριν από σήμερα) .
| Την εποχή αυτή το σπήλαιο κατοικείται σε μονιμότερη βάση από μικρή κοινότητα κυνηγών-τροφοσυλλεκτών. Η διατροφή τους καλύπτεται από το κυνήγι κόκκινου ελαφιού, αγριόχοιρων και μικρών σαρκοβόρων και από τη συλλογή χερσαίων και θαλάσσιων σαλιγκαριών. Στις οικονομικές δραστηριότητες των μεσολιθικών κυνηγών προστίθεται η συστηματική αλιεία ψαριών, η οποία τεκμηριώνεται, όπως και στο σπήλαιο του Κύκλωπα στα Γιούρα, από πλήθος σπονδύλων από τόνους. |
| Η ύπαρξη μυλόλιθων για το άλεσμα φυτών και καρπών καθώς και για την επεξεργασία κοσμημάτων από λίθο, οστό και όστρεα, σε συνδυασμό με την εύρεση ποσοτήτων απανθρακωμένου αγριοκρίθαρου, βρώμης και άγριας φακής, υποδηλώνουν τη συστηματικότερη καλλιέργεια των παραπάνω φυτών. Η συλλογή καρπών περιλάμβανε μεταξύ άλλων λιθόσπερμο, αμύγδαλα και φυστίκια. |
 Κοντά στην είσοδο του σπηλαίου ορίζεται 9500-9000 χρόνια πριν από σήμερα μόνιμος χώρος ενταφιασμού (νεκροταφείο), στον οποίο αποτίθενται βρέφη, παιδιά και ενήλικες, γυναίκες και άντρες. Ανάμεσα στα 12 περίπου άτομα που βρέθηκαν, διαπιστώθηκε για πρώτη φορά στον ελλαδικό χώρο, εκτός από τις απλές ταφές σε λάκκους, το έθιμο της καύσης. Ο ενταφιασμός μεγάλου αριθμού νεκρών δίπλα στο χώρο κατοίκησης, που σημειώνεται και στο Μαρουλά της Κύθνου, ενισχύει τον χαρακτήρα της μόνιμης εγκατάστασης κατά τη Μεσολιθική. |
