远古时期
距今约五六十万年前的旧石器时代，已有先民在此繁衍生息。
新石器时代，黄河中游两岸及伊、洛、瀍、涧等河流的台地上，分布着许多氏族部落。其中，华胥故都位于洛阳宜苏山，过大年、春节祭祖的风俗都发源于这里[137] ；中华民族的人文始祖炎黄二帝诞生于洛阳平逢山[135] ，洛阳因此被称为“炎黄故里”[136] ，黄帝还曾在洛阳青要山建都立国[138] 。新中国成立后在洛阳一带发现的孙旗屯文化遗址、王湾遗址、矬李遗址等近200处聚落遗址，便是当时人们居住、生活的地方。
夏商周时期
夏朝初年，禹划九州，河洛属古豫州地。洛阳是夏王朝立国和活动的中心地域，太康、仲康、帝桀皆以斟鄩为都。
前1600年，商朝建立。商汤建都西亳（二里头遗址东北约6千米）。
前1046年，西周代殷后，为控制东方地区，便开始迁都洛邑[123] 。周公在洛水北岸修建了王城和成周城，随后周成王正式迁都洛邑作为天下中心[123] ，史称“成王迁洛”、“宅兹中国”[96] 。
周平王元年（前770年），周平王东迁洛邑，是为东周。
秦汉时期
秦庄襄王元年（前249年），秦在洛阳置三川郡，郡治成周城。
汉王元年（前206年），项羽封申阳为河南王，居洛阳。
汉高祖五年（前202年），刘邦建汉，初都洛阳，后迁长安，改三川郡为河南郡，治洛阳。辖洛阳、河南（汉置，治王城）、偃师、缑氏、平（偃师西北）、平阴（孟津东北）、新成（伊川西南）、榖成（新安东）及巩、荥阳、新郑、中牟、开封等22县。汉武帝置十三州部刺史，河南郡属司隶。