Rezultatele cercetărilor arheologice atestă că teritoriul pe care se află Bucureștiul a fost locuit neîntrerupt încă din epoca paleolitică (așchii tăioase din cremene, un „nucleu” de silex descoperite pe malul Lacului Fundeni, carierele de nisip din Pantelimon, dealurile de la Mihai-Vodă și Radu-Vodă). Au fost scoase la iveală numeroase așezări neolitice; din perioada culturii Dudești s-au descoperit urme la Dudești, pe malul Lacului Cernica, pe malul Lacului Fundeni etc. Din perioada culturii Boian s-au găsit urme la Glina, Dudești, Cățelu, Bucureștii-Noi, Giulești, Dealul Spirei, Pantelimon. La Cernica s-a găsit una din cele mai mari necropole din Europa din perioada Boian. În morminte s-au descoperit și „perle” din minereu de cupru, cele mai vechi din țară și printre cele mai vechi din Europa.
Din perioada culturii Gumelnița s-au găsit așezări la Glina, Jilava, Măgurele ș.a. La Chitila s-a descoperit o brățără de aramă, cu capete în formă de șarpe. Acest tip de brățară stă la originea altor brățări cu capete de șarpe realizate însă mai târziu. Se confirmă astfel părerile istoricilor Vasile Pârvan și Nicolae Iorga că arta traco-dacilor are origini în milenii anterioare.
S-au descoperit urme din cultura Tei (a doua etapă a bronzului): securi de bronz, cuțite, ace, vârfuri de săgeți etc., din epoca fierului, în special din partea a doua a epocii, care coincide și cu începutul culturii geto-dacilor. La Bălăceanca s-au descoperit două așezări cu zece bordeie și șase locuințe de suprafață. Urme ale unei locuiri îndelungate s-au găsit sub mănăstirea Mihai-Vodă. S-au descoperit: cuptoare de ars oale, cești dacice, o monedă din timpul împăratului roman Galienus, cosoare, râșnițe rotative etc.
Descoperirile din secolul al IV-lea confirmă coexistența în zona Capitalei a unor populații dacice cu goții și sarmații de ramură alanică și faptul că existau relații cu romanii. Din secolele VI-VII s-au descoperit pe malurile Colentinei și Dâmboviței semibordeie cu o cameră, cu cuptor de gătit și unelete casnice, ceramică. În secolele X-XIV urme de așezări s-au găsit pe malurile tuturor apelor din zonă, bordeie cu cuptoare de gătit și încălzit, ceramică fină, monezi, urme ale culturii Dridu La Pipera, în Bucureștii Noi, în Piața de Flori, la Crângași și la Giuleștii-Sârbi au fost descoperite așezări ale populației vechi românești din secolele X-XI, iar în pădurea Pantelimon, pe malul Lacului Tei, așezări din secolele XII-XIV. Începând cu secolul al XV-lea, mărturiile arheologice se completează cu izvoare scrise.
Tradiția spune că întemeierea orașului s-a realizat în vremea lui Bucur, pe care unii îl cred cioban, alții pescar, boier, haiduc. Prima consemnare în scris a acestei tradiții este cea din 1761, a călugărului franciscan Blasius Kleiner.
O altă tradiție, din secolul al XVI-lea, vorbește despre Negru Vodă ca întemeietor al Bucureștiului. Primul care scrie despre acest lucru este raguzanul Luccari, după o călătorie prin Țara Românească în timpul lui Mihai Viteazul. Printr-un document al domnitorului Mircea cel Bătrândin 1410 Bucureștiul este numit „Cetatea noastră”
Prima atestare documentară certă a Bucureștiului datează din 1459, când prin hrisovul din 20 septembrie, domnitorul Vlad Țepeș scutește de dări și întărește dreptul de proprietate al unor locuitori. Documentul, foarte deteriorat, a fost descoperit în jurul anului 1900 . Vlad Țepeș petrece patru din cei șase ani de domnie „în cetatea București”, preferându-l reședinței Târgoviște.
