Các nhà khảo cổ đã tìm thấy ở xã Cổ Loa những viên đá cuội có dấu vết bàn tay con người ghè đẽo cùng loại với những hòn cuội tìm thấy từ Lào Cai đến Nghệ Tĩnh, là những công cụ chặt, nạo của người nguyên thủy sống cuối thời đá cũ cách ngày nay từ 2 vạn năm. Đó là giai đoạn Sơn Vi. Nhưng rồi đến thời băng tan, biển tiến. Đợt biển tiến cuối cùng xảy ra cách nay 17 nghìn năm. Đất Hà Nội nếu không nằm trong biển thì cũng là mấp mé biển. Các động vật lùi vào lục địa. Con người cũng lùi lên miền chân núi. Như thế, vùng Hà Nội không có người ở gần như trong suốt thời đại đá mới, từ khoảng một vạn năm đến khoảng sáu bẩy nghìn năm cách ngày nay. Vào thời điểm này bắt đầu biển lùi. Hà Nội từ vùng biển thành vùng đầm lầy, rừng rậm. Các nhóm cư dân từ miền núi đổ về đây. Các nhà khảo cổ đã tìm thấy nhiều di tích nối tiếp nhau, hình thành một chuỗi dày lịch sử liên tục từ đầu thời đại đồng đến đầu thời đại sắt trên chặng đường 20 thế kỷ trước Công nguyên. Theo thuật ngữ khảo cổ, Hà Nội có mặt ở cả bốn thời đại văn hóa: Phùng Nguyên (4000 – 3000 năm cách ngày nay), Đồng Đậu (3500 – 3000 năm cách ngày nay), Gò Mun (đầu thiên niên kỉ 1 trước Công nguyên) và Đông Sơn (giữa thiên niên kỉ 1 đến đầu Công nguyên).