雅利安人的部落经过长期的兼并战争，在公元前6世纪的时候，形成了十六个较大的王国，如摩揭陀、迦尸、拘萨罗等，因此历史学家把这一时期称为列国时代。其实在这十六个国家以外，还有众多的小王国和部落，比如佛陀出生地，位于今天尼泊尔境内的迦毗罗卫国。这一时期是社会剧烈变革时期，由于兼并战争的需要和工商业的发展，属于刹帝利种姓的武士阶层和属于吠舍种姓的大商人开始对婆罗门贵族至高无上的权力产生不满，要求改变这一局面，于是在思想意识领域出现了一次变革运动，这一变革运动被称为沙门思潮，它由为数众多的思想流派构成。其中最主要的包括佛教、耆那教、顺世论、生活派、不可知论派等。
佛教由迦毗罗卫国的王子乔达摩悉达多（被尊称为释迦牟尼，即释迦族的尊者）创立。相传释迦牟尼的父亲为净饭王，母亲为摩耶夫人，其在为太子时，发现人生难以摆脱生老病死的痛苦，深感悲凉，于是决定放弃王位，出家修行。经过多年的苦行僧生活，他始终未能找到解脱之道，最后在一颗菩提树下大彻大悟，认为人生的痛苦均由欲望所至，要想摆脱痛苦，就应当断绝欲念。他于是开始宣讲自己的观点，这样一种新的宗教——佛教诞生了。早期佛教的主要内容包括四谛、八苦、十二因缘、三正道、三法印等，主要在印度流行。佛陀涅磐后，弟子们整理佛陀生前的言行，形成了《经蔵》、《论蔵》和《律蔵》。但后世随着佛教僧侣们对教义的理解发现分歧，佛教僧团开始分化，于是由原始佛教时期进入到部派佛教时期，最早的部派佛教包括上座部和大众部，随后在这两部中又分裂出更多的派别。
耆那教由伐陀摩那创立，其创始人大体上和佛陀为同一时代的人。耆那教奉行严格的不杀生主义，所以教徒多从事商业，禁止渔猎和农耕。
大约公元前3世纪，亚历山大的东征大军打到了印度河流域，由此开始了印度文明和西方文明的第一次碰撞。这次碰撞至今仍能从犍陀罗艺术遗迹中得到体现，这一时期的佛陀雕像多具有希腊艺术风格的特点。随着亚历山大帝国的崩溃，一个叫旃陀罗笈多的人，率先发起了起义，推翻了希腊人的统治，随后又灭提了摩揭陀难陀王朝，建立了孔雀王朝。在旃陀罗笈多时期，孔雀王朝已经基本上统一了恒河流域，建立起庞大的帝国，这一时期有专门论及治国之道的《政事论》，里面重点讲了君王应当如何治理天下，并重点论述了间谍的重要性。孔雀王朝在第三代君主阿育王统治时期达到鼎峰，他在位时发动了征服海上强国竭羚迦的战争，战争造成的破坏留给他深刻印象，促使他在战后深刻自省，从此不再征伐，并大力扶植佛教。在他统治时期，佛教由一个局限于印度的宗教开始成为世界性的宗教，南传斯里兰卡，向东传至东南亚，向北传至中亚地区。
阿育王死后，孔雀王朝逐渐衰落，印度复又限入分裂内乱时期。接替孔雀王朝的巽迦王朝版图更是无法与孔雀王朝相比。在公元1世纪，大月氏人开始在今天阿富汗建立政权，并在随后征服了北印度，在印度河——恒河流域建立起统一的帝国，史称贵霜帝国。贵霜帝国的统治者迦腻色迦大利扶持佛教，在这一时期，大乘佛教形成。
印度古代史上另一个黄金时期是笈多王朝时期。笈多王朝和孔雀王朝一样，也是发源于摩揭陀地区的一个王朝。中国西行僧人法显西行求取戒律即是在这一时期。在笈多王朝时期，印度的宗教、哲学、文学、科学都达到了巅峰。但随着厌哒人从西北的不断入侵，笈多王朝最终走向衰落。
印度的宗教在婆罗门教的佛教的基础上发展，婆罗门教为顺应形势，开始不断吸收佛教的教义，最终演变成印度教。印度教分为众多教派，主要信仰的是三大神——创造之神梵天、守护之神毗湿奴和毁灭之神湿婆，同时印度教承认种姓制度的合理性。随着印度教的发展，佛教在印度逐渐走向衰落。
到公元10世纪，随着信奉伊斯兰教的突厥人对古印度的征服，印度古典时代结束，进入中古时期。