Comme le reste de la Suisse, la préhistoire du canton de Genève a été largement influencée par l’action des glaciers, qui ont empêché toute installation humaine pendant la plus grande partie du Paléolithique supérieur et ont généralement effacé les traces d’anciennes implantations. Les premières preuves de la présence de chasseurs dans la région sont les stations magdaléniennes de Veyrier, découvertes en 1833 et situées dans ce qui est aujourd’hui le territoire français (Etrembières). Ces sites occupent un vaste promontoire, aujourd’hui largement détruit par l’exploitation des carrières au pied du massif du Salève. C’est une zone où sont dispersés de nombreux blocs rocheux, causés par le glissement de terrain des falaises et qui ont offert un abri aux premiers camps de chasseurs de rennes, installés dans la région vers 13 000 avant J.-C. Le groupe de Veyrier, de la fin de la période magdalénienne, est célèbre pour ses pointes de zagaglia en cornes de renne, ses représentations d’animaux et ses outils lithiques.
Pour les millénaires suivants, il n’y a pas de découvertes archéologiques dans le canton. Ce n’est qu’avec la colonisation de Saint-Gervais (commune de Genève), vers 4000 av. J.-C., qu’apparaissent les premières traces archéologiques qui témoignent de la présence d’une communauté d’agriculteurs et d’éleveurs, probablement liée à leurs voisins du sud, dans la vallée du Rhône.
Depuis le début du quatrième millénaire, les nombreux établissements lacustres préservés permettent de se faire une idée précise de la population de la région côtière, alors qu’à ce jour, aucune preuve d’établissement ou d’enterrement sur terre n’a été étudiée. A Corsier, village attribué au Néolithique moyen, l’analyse scientifique a mis en évidence une couche archéologique bien préservée qui peut être datée, grâce à la dendrochronologie, de 3856 av. L’analyse des vestiges a permis de reconstituer l’image d’une population d’agriculteurs qui cultivaient le blé, l’orge et le millet, élevaient du bétail, des porcs, des béliers et des chèvres, pratiquaient la chasse, la pêche et l’économie de la récolte. La civilisation à laquelle se réfèrent les objets trouvés sur le site est très proche du Cortaillod classique.
Le Néolithique récent est plus difficile à identifier, car cette période est attestée principalement par la découverte de matériel lithique travaillé dans la silice ou les ophiolites. De nombreuses stations lacustres ont fourni ce type d’outils ; parmi elles, la station d’Anières, où une série de pôles datant du troisième millénaire avant J.-C. a été retrouvée. À l’époque, les influences culturelles provenaient probablement du Jura français, de Val d’Isère ou de la basse vallée du Rhône.
L’ancien âge du bronze est attesté par des découvertes faites dans différents sites dont la datation n’est pas encore précisée, contrairement à la dernière phase d’occupation des rives du lac, attribuable à l’âge du bronze final. Cette dernière étape représente le moment de l’extension maximale du type de peuplement littoral ; la plupart des sites de datation antérieure ont été à nouveau occupés pendant cette période, qui s’étend du XIe au IXe siècle avant J.-C. La densité de la population à cette époque est mise en évidence par l’abondance du matériel archéologique qui a été mis au jour au XIXe siècle et qui est actuellement conservé dans les collections des musées. La découverte dans le Parc de La Grange (commune de Genève) d’un bâtiment de la même époque, construit sur la terre ferme et situé à proximité de l’ancien rivage, rappelle l’existence de sites sur la terre ferme complémentaires des stations côtières. Ces derniers ont été définitivement abandonnés au IXe siècle ; la date ultérieure provient du site de Collonge-Bellerive, où les poteaux utilisés pour les constructions provenaient d’arbres abattus en 880 av.
Les vestiges protohistoriques en dehors de la ville actuelle (où se trouvait l’oppidum de Gênes) sont très rares. Seule la découverte d’un camp retranché associé à un monticule, daté de 800-600 avant J.-C., suggère l’existence d’un abri dans la forêt de Versoix. La découverte au centre du village de Vandœuvres d’un foyer datant de la période entre 550 et 400 avant J.-C. est une preuve supplémentaire de l’existence d’un établissement humain. Enfin, il faut mentionner quelques objets provenant des sépultures de La Tène, tant antiques que médiévales, trouvés à Corsier, Meyrin ou Chêne-Bourg ; ils appartiennent à la civilisation celtique dont sont issus les Helvètes et les Allobrogiens qui habitaient le territoire de Genève lors de son intégration dans l’Empire romain.
