Территория современного Северного Приазовья была заселена человеком еще с древнейших времен. Возраст найденных первых стоянок людей каменного века определяется как 40-10 тысяч лет.
Палеолит
В Приазовье были найдены стоянки людей древнего каменного века (палеолита, 40-10 тыс. лет назад) в следующих местах:
Мураловка (на берегу Миусского лимана, 19 тыс. лет назад) — найдены орудия из кремния и кости;
Амвросиевское костище (на реке Крынка, 18-19 тыс. лет назад), используемое в древности для охоты и забоя бизонов («базовый лагерь»);
Каменная Балка 2 (западнее устья реки Дон, 15,6-16 тыс. лет назад), заселение которой связано с временным улучшением климата в Северном Приазовье;
Каменная Балка 1 (рядом с предыдущей, 14,5 тыс. лет назад) существовало в холодный, но влажный период с обилием леса;
Фёдоровка (на реке Каратыш, 13-15 тыс. лет назад) похож на 2 предыдущие стоянки (заселялся дважды), использовался как временное поселение;
Янисоль (у села Малый Янисоль на реке Кальчик, 13-14 тыс. лет назад) — обнаружены всевозможные орудия для неспециализированной охоты;
Калка (на берегу Старокрымского водохранилища) — 68 кремниевых орудий (в том числе 14 — микропластинки для составных орудий).
Неолит
В VI тысячелетии до н. э. в Приазовье под влиянием Малой и Передней Азии сложился свой центр ранних (сурских, 5700 — 4350 лет до н. э.) неолитических культур (новый каменный век). Животноводство здесь развивалось по модели Восточной Европы (преобладание коров и овец), развивалась керамика, глинобитные жилища, возделывали ячмень, просо, карликовую пшеницу. Сурские общины расселились в Поднепровье, Приазовье (в том числе в низовьях реки Молочной: поселения Семёновка 1 и Каменная Могила 1, известный грот «Чуринг» и пещера «Колдун»), однако на самой территории Мариуполя ранних неолитических поселений нет.
Археологические раскопки уникального Мариупольского могильника (могильник обнаружен в 1930 году при строительстве завода «Азовсталь») на территории левого берега Кальмиуса обнаружили поздненеолитическое родоплеменное захоронение (5500-5200 лет до нашей эры) нижнедонской культуры. Там было найдено 122 захоронения людей, керамика, погребальный инвентарь (раковины моллюсков, пластины и скребки из кремния, бусы, в том числе в виде полумесяца, предположительно игравшие роль денег, погребальные саваны, охра — символ крови и огня, которой осыпали трупы умерших и другие предметы). На керамической посуде ученые увидели орнаментальный рисунок, который был неизменный во всех захоронениях от Днепра до Дона. У людей, захороненных в Мариупольском могильнике была развита религиозная система (существовали амулеты, фигурки быков-фетишей, булавы, близкое расположение к реке, по которой, по многим верованиям, души мёртвых отправлялись в иной мир). Среди находок — 2 вырезанные фигурки быка — образцы реалистического искусства, перламутровые бусы, нашивки для одежды из клыков кабана, пряслице (орудие ткачества). Останки принадлежали людям большой европеоидной расы, имевшим большой рост (172—174 см), очень длинные ноги, массивный скелет. Из археологических данных известно, что часть насления нижнедонской культуры около 5100 года до н. э. под давлением засушливого климата ушла в Западное Приазовье и поселилась рядом с племенами сурской культуры. В результате их взаимодействия появилась новая культура — азово-днепровская (5100 — 4350 до н. э.). Кроме Мариупольского могильника неолитическими стоянками в Приазовье являются: Раздорское, Самсоново, Ракушечный Яр, 5 погребений на хуторе Каратаево (Ростов-на-Дону).
Энеолит
Ранний этап энеолита (медно-бронзовый век, 5-4 тыс. лет назад) В Северном Приазовье связан со становлением среднестоговской (или скелянской, новоданиловской) культуры (3800-3300 годы до н. э.), сформировавшейся на основе традиций нижнедонской и сурской культур в междуречье Кальмиуса и Нижнего Дона. К среднестоговской культуре относят 4 захоронения вблизи Мариупольского могильника (стены могил укреплялись каменными плитами, булавы с почковидным навершием, подвески из зубов сурка, клыков кабана, медные бусины, браслеты, пояс из перламутровых нитей, сверху могила засыпалась камнями). При контакте скелянской и азово-днепровской культур сформировалась следующая энеолитическая культура — квитянская (конец IV—I половина III тыс. до н. э.), положившая начало возникновению курганов («могил») в Северном Приазовье («утробное» положение умершего, ориентировка головой на восток, растительная подстилка, охра как элемент погребения, наличие кромлеха — каменной кольцевой наброски).
К энеолитическим относят также археологические памятники Приазовья:
Нижнемихайловской культуры (3000 — 2600 лет до н. э.: курганы в Ильичёвском районе, на месте электростанции комбината) — характеризовалась созданием своеобразных культовых комплексов — стел и алтарей, захоронениями с чернолощёнными горшочками с напутственной пищей;
Животиловско-волчанской культуры (середины III тыс. до н. э.: погребения у пгт. Сартана) — присутствовали кроме горшочков и своего рода игральные фишки в виде костей коленных чашечек, астрагалов и метаподиев овец;
Ямной культуры (поздний энеолит, середина III тыс. до н. э.: множественные курганы в районе Волонтёровки и Новосёловки, у сёл Кременёвка, Огородное, Заможное и др.) — ориентация умершего на восход Солнца и Луны, наличие горизонтальных площадок сверху кургана для погребальных ритуалов. Именно этой культуре принадлежит около 80 % всех курганов Северного Причерноморья. В курганах «Каменных могил» да и в самом городе (курган на пересечении проспекта Строителей и улицы Урицкого, в народе — «Зеленая горка», на старинных картах — «Дед») были найдены следы племен эпохи меди-бронзы. В 1993 году при строительстве водопровода, проходившего по окраине кургана «Зеленая горка», были найдены кости, обнаружены три погребения, относящиеся к бронзовому веку, не исключено, что в кургане находятся и погребения скифо-сарматского периода. Отдельные курганы имеют объём грунта более 2000 квадратных метров, а вес более 2400 тонн. В те годы жили люди довольно высокого роста (мужчины — 173 см, женщины — 160 см), более походили на восточные народы, тогда же активно развивалась индоевропейская (арийская) языковая семья.
Уникальной признана находка археологической экспедиции Мариупольского государственного гуманитарного университета начала 2000-х годов. Вблизи Мариуполя были обнаружены остатки деревянных четырёхколёсных повозок со сплошными деревянными дисковидными колёсами. Учёными эта находка датирована XXXII веком до н. э. Таким образом, найденные в Приазовье повозки являются на сегодня древнейшим видом колёсного транспорта в мире (раньше таковым считался транспорт Месопотамии XXVI века до н. э.).
Бронзовый век
На смену медному веку (энеолиту) пришла эпоха бронзы. Крупнейшие стоянки бронзовых культур Приазовья:
Катакомбная культура (XXV—XX века до н. э.): захоронение на месте строительства второго маннесмана завода имени Ильича, курганы «Дед», «Виноградники», могильник «Зирка» — найдены бронзовые ножи, шило, колёса и даже четырёхколёсная повозка, захоронение юноши-мастера по изготовлению стрел;
Бабинская культура (XX—XVI века до н. э.): курганная группа «Б» на месте завода «Азовсталь», Самойлово, Старый Крым — захоронения выглядят беднее катакомбных, появление мужских поясных пряжек из кости и рога, антропологически — индоиранские племена с примесью древнесредиземноморского типа;
Срубная культура (XVI—XII века до н. э.): курганная группа «Баба» у села Николаевка Волновахского района, у посёлка Каменск, группа «В» на месте «Азовстали» — умершего в курганах ограждало деревянное сооружение из брёвен — сруб, отмечался резкий демографический прирост населения;
Белозёрская культура (XII—X века до н. э.) — связана с некоторым оскудением местных растительных запасов, что вызвало несколько волн миграций населения.
Железный век
В раннем железном веке в начале первого тысячелетия до нашей эры в северном Приазовье жили племена киммерийцев (900—650 годы до н. э.), занимавшиеся кочевым скотоводством и земледелием, использующие железо вместо камня практически во всех отраслях хозяйства. Тогда же появляются первые исторические (собственно письменные) источники о Приазовье и его обитателях. Судя по керамике, прослеживается преемственность культуры киммерийцев предшествующей бронзовой белозёрской культуре. Киммерийцы, судя по источникам (Гомер и другие древнегреческие и восточные авторы), были воинской верхушкой разноязычного предскифского населения Северного Причерноморья и Приазовья. Их погребения найдены в нескольких сёлах возле Мариуполя: Огородное, Раздольное, Сартана, Васильевка и другие.
Приазовские степи стали родиной для многих античных племен (2,5-2 тыс. лет назад): в VII веке до нашей эры в Приазовье из-за Дона пришли скифы (VII—VI века до н. э., вытеснили киммерийцев), а спустя пять столетий их вытеснили сарматы. Формирование скифов происходило на территории современных Алтая, Южной Сибири, Казахстана, позже — переместились на Кавказ, а со 2-й половины VII века — в приазовских степях. Непременной деталью скифских захоронений был горит — двойной большой футляр из кожи, дерева или металла для хранения лука и стрел. В VI—V веках до н. э. в Северном Приазовье существовал торговая колония (эмпорий) Кремны (греч. "скалистый уступ"). Скифские погребения: возле пгт Сартана, сёл Кременёвка, Огородное, посёлок Песчаное в Мариуполе. Были найдены застёжки для колчана, бронзовые наконечники стрел, железные мечи — акинаки, монеты. В IV веке до н. э. севернее пгт. Сартана скифы соорудили курган высотой до 5 м («Двугорбая могила»), в котором был погребён знатный скиф, рядом с могилой которого под курганом имелись 2 ямы с заупокойными дарами (деревянная колесница и вино в 19 амфорах — импортировано из района Средиземноморья). Тело скифского вельможи «охранял» слуга со стрелами, а его повара захоронили вместе с бронзовым котлом, наполненным пищей. Построенный курган укрепили по периметру каменным поясом шириной до 3 м и высотой до 2 м, а также рвом и тремя каменными поясами. Скифы были типичными европеоидами, средний рост их 167 см (мужчины) и 159 см (женщины), были вытеснены в первой половине III века до н. э. вторгнувшимися из-за Дона сарматами.
Сарматы сформировались в Азии, в районе Аральского моря, имея мощную конную армию (ударная сила армии — катафрактарии — воины-всадники, вооружённые тяжёлым длинным копьём с железным наконечником) легко заняли территорию Северного Приазовья. Сарматские погребения первой половины I века н. э. обнаружены в 4-ёх курганах севернее пгт. Сартана, где находились 15 захоронений, в том числе богатое захоронение жрицы (женщины у сарматов пользовались большим авторитетом и даже принимали участие в сражениях) с заупокойной утварью: кувшины, изготовленные на гончарном круге, пряслице, бронзовые зеркала, курильницы, бусы, богатое платье, расшитая обувь, головной убор. Мужские захоронения сопровождались оружием — мечами, кинжалами. Кроме того в Приазовье обнаружены сарматские захоронения вблизи села Шевченко (Володарский район Донецкой области), Самойлово (Новоазовский район Донецкой области), у устья балок Камышеватой и Самариной.
Новая волна завоевателей — готское вторжение (III век н. э.) прервало господство сарматов в Северном Причерноморье. В связи с похолоданием готы (древнегерманское племя, остготы), постепенно перемещаясь от Балтийского моря к Чёрному, господствовали в Приазовье более 150 лет, за это время они практически полностью уничтожили сарматскую культуру, отрезали Приазовье от Античного мира. Готы занимались земледелием, выращивали крупный рогатый скот.