Descoperirile arheologice atestă, pe teritoriul Bucureştilor, urme de locuire datate din cca anul 150.000 i. Chr., ceea ce face din Capitala României una dintre cele mai vechi zone populate din Europa. Aşezările erau situate pe malurile celor două râuri ce străbat Bucureştiul – Dâmboviţa şi Colentina.
Amplasat în mijlocul unei arii bogate în păduri şi ape, cu sol propice agriculturii şi creşterii animalelor, perimetrul Bucureştiului a fost suficient de dens populat, precum rezultă din descoperirile realizate de arheologii Muzeului în situri ca: Mogoşoaia, Chitila, Bordei, Herăstrău, Lacul Tei, Plumbuita, Fundenii Doamnei, Căţelu, Roşu-Militari, Mihai-Vodă, Străuleşti, Dămăroaia, Giuleşti, Popeşti-Leordeni etc.
Descoperiri spectaculoase datează din neolitic – este vorba de obiecte de uz curent, sau piese rituale aparţinând unor culturi materiale precum Dudeşti, Gumelniţa, Boian.
Prelucrarea bronzului este atestată de multitudinea obiectelor: unelte, arme, accesorii, descoperite în diverse zone (Glina, Tei etc.).
Prezenţa dacilor este confirmată într-o serie de aşezări ca acelea de la Mihai-Vodă şi Radu-Vodă – aşezări cu locuire continuă, începând din epoca bronzului sau din dealul Spirii, de la Biserica lui Bucur, Lacul Tei, Pipera, Militari etc. - locuri bine cunoscute bucureştenilor. Din epoca geto-dacică datează diverse tezaure de monede greceşti sau de imitatii locale, precum acelea de la Herăstrău, cele de la Colentina, Pipera, Fundeni, Popeşti-Leordeni. Majoritatea locuinţelor perioadei dacice erau amplasate pe platouri şi promontorii înalte, fortificate de structuri defensive. Inventarul obiectelor descoperite cuprinde ceramică, unelte, accesorii pentru veşminte, podoabe. Tipică geto-dacilor este ceramica lucrată manual. Ceramica lucrată la roată imita, de regulă, vase greceşti sau romane, ceea ce sugerează existenţa intenselor schimburi de mărfuri între locuitorii zonei şi întreaga arie balcanică.
Urme romane au fost scoase la iveală la Giuleşti, Lacul Tei. Statuete de cult din bronz – Apolo şi Venus atestă prezenţa cultelor romane în Dacia.
