Lịch sử Việt Nam thời tiền sử (trước thời Hồng Bàng) chỉ được ghi nhận, dự đoán thông qua các di tích khảo cổ. Các truyền thuyết, dã sử đều có sau giai đoạn này.

Thời đại đồ đá

Khu vực nay là Việt Nam đã có người ở từ thời kỳ đồ đá cũ. Các nhà khảo cổ đã tìm ra các dấu vết người thượng cổ cư ngụ tại hang Thẩm Hoi, Thẩm Khuyên (Lạng Sơn), núi Đọ (Thanh Hóa), Thung Lang (Ninh Bình) và Nga Sơn, Thanh Hóa cách đây hàng trăm nghìn năm. Thời kỳ này mực nước biển thấp hơn, và Việt Nam khi đó nối liền với bán đảo Malaysia, đảo Java, Sumatra và Kalimantan của Indonesia, với khí hậu ẩm và mát hơn bây giờ. Người Việt cổ khai thác đá gốc (ba-dan) ở sườn núi, ghè đẽo thô sơ một mặt, tạo nên những công cụ mũi nhọn, rìa lưỡi dọc, rìa lưỡi ngang, nạo,... bỏ lại nơi chế tác những mảnh đá vỡ (mảnh tước). Những di tích ở núi Đọ được coi là bằng chứng cổ xưa nhất về sự có mặt của con người tại vùng đất Việt, khi tổ chức xã hội loài người chưa hình thành.

Vào thời kỳ mà các nhà nghiên cứu gọi là Văn hóa Sơn Vi, những nhóm cư dân nguyên thủy tại đây đã sinh sống bằng hái lượm và săn bắt trong một hệ sinh thái miền nhiệt - ẩm với một thế giới động vật và thực vật phong phú, đa dạng cách đây 11-23 nghìn năm, cuối thế Canh Tân (Late Pleistocene).

Cách đây 15.000 – 18.000 năm trước, đây là thời kỳ nước biển xuống thấp. Đồng bằng Bắc Bộ bấy giờ kéo dài ra mãi đến tận đảo Hải Nam và các khu vực khác. Về mặt địa chất học thời kỳ khoảng 15 nghìn năm trước Công nguyên (cách đây khoảng 18 nghìn năm) là thời kỳ cuối của kỷ băng hà, nước biển dâng cao dần đến khoảng năm 8.000 năm trước đây thì đột ngột dâng cao khoảng 130m (tính từ tâm của kỷ băng hà là khu vực Bắc Mỹ). Nước biển ở lại suốt thời kỳ này cho đến và rút đi vào khoảng 5.500 năm trước đây. Ứng với thời kỳ này cùng với các di chỉ khảo cổ cho thấy nước biển đã ngập toàn bộ khu vực đồng bằng sông Hồng ngày nay đến tận Vĩnh Phúc trong suốt gần 3.000 năm.

Do chính đặc trưng về địa chất nên vùng đồng bằng sông Hồng, vịnh Bắc bộ không có điều kiện khai quật nền đất cổ đại có ở khoảng 8000 năm trước Công nguyên (trước khi có đại hồng thủy) để xác nhận dấu vết của các nền văn minh khác nếu có. Trang sử Việt có một khoảng trống không xác định được từ khoảng năm trước 5.500 năm - 18.000 năm trước.

Sau thời kỳ văn hóa Sơn Vi là văn hóa Hòa Bình và Bắc Sơn, thuộc thời kỳ đồ đá mới. Văn hóa Hòa Bình được ghi nhận là cái nôi của nền văn minh lúa nước, xuất thân từ Đông Nam Á có niên đại trễ được tìm thấy vào khoảng 15000 năm trước đây. Do đặc trưng địa chất về hồng thủy nên có thể một phần sự phát triển rực rỡ của nền văn hóa Hòa Bình có thể đã chưa bao giờ được nhận ra và tìm thấy.Các nhà khảo cổ đã liên kết sự khởi đầu của nền văn minh người Việt ở cuối thời kỳ đồ đá mới và đầu thời đại đồ đồng (vào khoảng hơn 5700 năm trước Công nguyên).[2]

Thời đại đồ đồng đá

Văn hóa Phùng Nguyên là một nền văn hóa tiền sử thuộc sơ kỳ thời đại đồ đồng, cuối thời đại đồ đá mới, cách đây chừng 4.000 năm đến 3.500 năm. [cần dẫn nguồn] Phùng Nguyên là tên một làng ở xã Kinh Kệ, huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ, nơi đầu tiên tìm ra các di chỉ của nền văn hóa này.

Thời đại đồ đồng

Văn hóa Đồng Đậu là nền văn hóa thuộc thời kỳ đồ đồng ở Việt Nam cách ngày nay khoảng 3.000 năm, sau văn hóa Phùng Nguyên, trước văn hóa Gò Mun. Tên của nền văn hóa này đặt theo tên khu di tích Đồng Đậu ở thị trấn Yên Lạc, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc.

Thời đại đồ sắt

Đến khoảng năm 1200 TCN, sự phát triển của kỹ thuật trồng lúa nước và đúc đồ đồng trong khu vực sông Mã và đồng bằng sông Hồng đã dẫn đến sự phát triển của nền văn hóa Đông Sơn, nổi bật với các trống đồng. Các vũ khí, dụng cụ và trống đồng được khai quật của văn hóa Đông Sơn minh chứng cho việc kỹ thuật đúc đồ đồng bắt nguồn từ đây, nhiều mỏ đồng nhỏ xưa đã được khai quật ở miền Bắc Việt Nam. Ở đây các nhà khảo cổ đã tìm thấy quan tài và lọ chôn hình thuyền, nhà sàn, và bằng chứng về phong tục ăn trầu và nhuộm răng đen.