Trên 30 di tích khảo cổ học thời tiền sử đã được phát hiện ở khu vực quần thể di sản thế giới Tràng An đã khẳng định có một truyền thống cư trú của người tiền sử ở Tràng An, một truyền thống sử dụng vùng đất, vùng biển của người tiền sử với nhiều nền văn hóa tiếp nối liên tục, kéo dài tới 30.000 năm. Và ở thế kỷ 10 ở thung lũng mở Tràng An được người dân nước Việt thêm một lần nữa tận dụng xây dựng kinh đô Hoa Lư, đắp thành, khép kín thung lũng Tràng An để phục hưng văn hóa, làm tiền đề hun đúc nên nền Văn minh Đại Việt nở rộ ở Thăng Long- Hà Nội.[6]

Trải qua hàng chục nghìn năm sống dựa vào sự che chở của núi rừng, khai thác nguồn thức ăn từ núi rừng loài người ở Tràng An đã chứng kiến nhiều biến đổi về tự nhiên, những hiện tượng lạ từ núi rừng đã gây nên sự ngạc nhiên, kinh ngạc chưa thể giải thích, tiếp tục được lưu truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, được chắt lọc, được thiêng hóa và được thờ theo tín ngưỡng thờ thần, thờ những nhân vật siêu nhiên nhưng gần gũi với họ, xuất hiện hàng loạt những truyền thuyết về các vị thần núi hóa thân thành những vị tướng giúp dân giữ nước, được thiêng hóa, thánh hóa đặc biệt là các truyền thuyết về Thần Cao Sơn tìm ra cây báng giúp dân khi thiếu đói; Thần Khổng Lồ tạo ra sông ra núi, sau này hóa thành Nguyễn Minh Không gây dựng vườn thuốc sống Sinh Dược chữa bệnh cứu người, gom đồng đúc chuông dựng nhiều chùa thờ phật, khi tu thiền đắc đạo có thể đi mây về gió, niệm chú cho chim lạ rơi xuống đất, ngả nón làm thuyền vượt sông cả, cho cả kho đồng nước Tống vào túi đem về đúc tứ đại khí, thò tay vào vạc dầu đang sôi vớt hàng trăm chiếc kim chữa bệnh cho Vua Lý Thần Tông.; Thần Thiên Tôn diệt trừ yêu ma, tà đạo từ Gián Khẩu tới núi Cánh Diều; thần Quý Minh trấn trạch vùng núi Tràng An, giúp dân dựng nhà, đào hồ.

Đinh Tiên Hoàng Đế khi xây dựng kinh đô Hoa Lư đã cho lập ra những ngôi đền để thờ các vị thần Hoa Lư tứ trấn như đền Trần ở Tràng An thờ thần Quý Minh trấn giữ ngõ phía nam, đền thờ thần Cao Sơn ở cửa ngõ phía tây, đền thờ thần Thiên Tôn ở cửa ngõ phía đông đường vào cố đô Hoa Lư. Trải qua các thời kỳ, số lượng đền thờ các vị thần trên đã tăng lên rất nhiều và lan tỏa khắp tỉnh Ninh Bình. Lễ hội Tràng An xuất phát từ lễ hội đền Trần (nơi được Vua Đinh Tiên Hoàng khởi dựng, Vua Trần Thái Tông mở rộng) sau được mở rộng không gian tới hầu hết các di tích trong vùng lõi di sản Tràng An.